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活塞发动机的效率，即其高效使用燃料，从而由一定量的燃料得到最大动力的能力，取决于发动机的压缩比。
压缩比的概念非常简单，但是大部分的读者可能需要一些解释。
活塞在发动机的汽缸中运动有一个最低位置和一个最高位置。
当活塞位于一次往复运动的最底部时，汽缸中充满了燃料—汽油和空气的混合气体。
而当活塞到达往复运动的顶部时，燃料被压缩。
通过火花塞的作用，燃料开始燃烧，产生的高温气体将会膨胀，同时推动活塞向下运动。
然后这个向下的运动推动机轴，从而将动力传送到车轮。
压缩比指的就是活塞位于最低位置时汽缸中的体积和活塞运动到最高位置时汽缸中剩余的体积之比。
这个比率仅仅比较了燃料供气未压缩时的体积和压缩后的体积之比。
在20世纪早期，平均的压缩比是四比一左右。
正如前文所述，要在给定尺寸的限制下设计一个更加高效而强大的发动机，就意味着只能提高压缩比。
然而这里出现了另一个严重的问题：敲缸。
为了将活塞向下推动，汽油和空气混合物应该燃烧得比较慢。
如果混合气体被引爆，也就是燃烧得过快，活塞将无法足够迅速地移动来利用所产生的力。
并且，敲缸不仅造成了能量的损失，同时，突然的强制力将会给发动机的部件带来严重的张力，从而可能损坏发动机。
获得高压缩比的关键在于寻找减少敲缸的方法。
但造成敲缸的原因是什么呢？在汽车使用的早期，人们发现通过调整产生火花的时间可以减少敲缸的发生。
在很长时间里，大部分的汽车上都有手动操作的火花调整控制杆，驾驶员可以根据不同的驾驶条件方便地选择最佳的火花设置。
人们学会了在上坡驾驶时延缓火花产生时间，从而让发动机在高张力下工作时避免敲缸。
查尔斯·凯特灵长期以来对点火、燃料和相关的问题抱有极大的兴趣，他开始了通用汽车关于敲缸的重要研究，并且在突破性解决这个问题的过程中起到了至关重要的作用。
今天每辆行驶着的汽车和每架使用往复式发动机的飞机都离不开凯特灵先生所倡导的抗爆燃料的发展所带来的帮助。
他将自己对这个问题的早期研究带到了通用汽车，并在他担任通用汽车首席研究员时最终解决了这个问题。
这个解决方案概括地说就是采用乙基汽油—可以通过在汽油中添加四乙铅而得到。
一直到第一次世界大战期间，人们都认为，敲缸的产生是由于火花位置过远时点火过早。
第一次世界大战后不久，人们发现了另外一种敲缸，被称为“燃料敲缸”
，因为仅仅通过改变燃料和燃料的参数而不调整火花就能够减少或者消除这种敲缸。
在研究这个问题的研究人员中包括了后来的小托马斯米德格利（Midgley）。
他在代顿工程实验室的工作经历（他在那里担任凯特林先生的助手）使他于20年代早期成为了通用汽车研究公司燃料部的主管。
米德格利先生的好朋友，前印第安纳标准石油公司的主席罗伯特·威尔逊博士说：
“……（米德格利先生）已经明确地证实，与人们通常想象的完全相反，敲缸和提前点火是不同的，敲缸是由燃料的化学特性所造成的。”
他指出，苯和环己烷发生的敲缸现象明显少于汽油，而汽油则远远少于煤油。
后来他成功地在代顿实验室制造出了苯和环己烷。
几乎每次见到汤姆，他都会有一些关于爆炸机制和抗爆行为的新理论，而我对于这些理论则持职业性的怀疑态度。
继承的理论往往会被进一步的实验所质疑，同时它们也始终激励着研究人员，并且经常导致重要的发现。
最显著的例子出现在他工作的早期，当时他正在尝试理论化地解释为何煤油的敲缸现象比汽油严重。
他抓住了两者挥发性的显著不同，然后给出了如下的假设：大部分煤油在开始燃烧之前都保持在小液滴的状态，之后由于过于迅速的爆炸而导致突然蒸发。
如果这个解释是正确的，那么他推断出，通过将煤油染色或许可以让煤油小液滴从燃烧室中吸收辐射的热量从而更快地蒸发。
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