Решение

КПД двигателя внутреннего сгорания резко падает при детонации из-за нарушения оптимального режима сгорания топлива.

Нормальное сгорание: Топливовоздушная смесь горит плавно (~20–30 м/с), создавая равномерное давление на поршень. Энергия преобразуется в полезную работу максимально эффективно.

Детонация: Сгорание происходит взрывно (со скоростью звука, ~2000 м/с). Возникает ударная волна, которая:

Тратит энергию на механические колебания (вибрации двигателя), а не на движение поршня.
Вызывает паразитные потери тепла в стенки цилиндра.

Детонация приводит к несвоевременному выделению энергии:

Часть топлива сгорает после прохождения поршнем верхней мёртвой точки (ВМТ), когда расширение газов уже менее эффективно.
Давление резко растёт до достижения ВМТ, создавая обратную работу (тормозя поршень).

Ударные волны увеличивают теплоотдачу в стенки цилиндра, снижая полезную работу.

Перегрев и локальные высокие давления вызывают:

Разрушение масляной плёнки → повышенное трение.
Прогорание поршней и клапанов → потеря герметичности камеры сгорания.

При детонации ЭБУ двигателя автоматически корректирует угол опережения зажигания (УОЗ) в сторону более позднего зажигания, что:

Снижает пиковое давление в цилиндре.
Уменьшает КПД, так как позднее зажигание менее эффективно для преобразования энергии в работу.

Нормальный режим: КПД бензинового ДВС — 25–35%.

Детонация: КПД падает до 15–20% из-за:

Потерь на вибрации и тепло.
Неоптимального сгорания.
Вынужденного позднего зажигания.