Для первых двигателей с примитивными способами образования топливной смеси, например, в результате поверхностного испарения или с помощью фитилей требовался легкий бензин с низкой (100°С) точкой кипения. Таким топливом был продукт прямой перегонки сырой нефти. В настоящее время известно, что такое топливо самое худшее с точки зрения возможности его аномального сгорания, и, действительно, многие из подобных двигателей теряли мощность в процессе работы и в конце концов останавливались, хотя сгорание топлива все еще происходило. В других же двигателях процесс сгорания сопровождался сильным шумом, но они продолжали работать.

Английский исследователь, профессор Кембриджского университета Бертрам Хопкинсон показал, что причиной этому были два совершенно разных явления: преждевременное калильное зажигание, которое приводило к остановке двигателя, и детонационное сгорание, которое вызывало шум.

Вводя раскаленный докрасна стержень в работающий двигатель, он заставлял горючую смесь воспламеняться до подачи искры. С помощью примитивных приборов он наблюдал преждевременное калильное воспламенение, и ему удалось выяснить, что причиной бесшумной остановки двигателя является отрицательная работа, совершаемая поршнем. Когда, однако, Хопкинсон заставлял двигатель «детонировать», приборы показывали очень большие пики давления на нормальных в остальном диаграммах, в результате датчики давления со временем выходили из строя. Он считал, что при этом наблюдалось явление, сходное с явлением детонации в длинных трубах.

Несомненно, что к таким же выводам в то же самое время (1904 г.) пришли и некоторые другие исследователи из других стран, но именно Хопкинсон вдохновил своего ученика Г. Р. Рикардо на создание экспериментального двигателя, на котором он показал, как повышение температуры головки цилиндра при детонации приводит к началу преждевременного калильного воспламенения. Это важный результат, характеризующий последовательность процессов. Кроме того, Рикардо обнаружил «антидетонационное» свойство чистого бензина. Следующий двигатель, построенный им в 1913 г., позволял изменять давление сжатия с помощью наддува. Это дало ему возможность оценить различные топлива по степени стойкости к «детонации». Он установил, что толуол был лучшим из доступных топлив и что тяжелые бензины лучше легких. В результате проведенных испытаний Рикардо пришел к твердому убеждению, что обусловленная этими явлениями ограниченность возможного увеличения степени сжатия двигателей была основным препятствием на пути повышения их топливной экономичности.