随着能源危机和环境问题的日益突出,迫切需要加快内燃机节能减排的行业技术升级。在众多新技术中,稀薄燃烧不仅可以实现燃料的充分利用、降低发动机换气损失,同时也可减少污染物的排放。一般的点火技术在稀燃条件下面临失火或火焰传播速度低、点火不稳定等问题,而微波点火技术不仅能极大的提高稀燃条件下的燃烧稳定性和燃烧效率,同时还能有效拓展稀燃极限。因此微波点火技术研究对内燃机节能减排技术的发展意义深远。目前,关于微波谐振腔气体放电作用机理的研究尚不明朗。微波点火是微波火花塞谐振腔放电与等离子体间相互耦合作用的结果。基于微波火花塞结构和空气放电电离反应方程,本论文研究了微波信号参数变化时谐振腔空气放电中谐振腔和等离子体特性的变化。研究结果表明微波脉冲信号对火花塞放电影响的实验结果与数值模拟仿真结果基本一致,通过调节微波信号参数可以控制等离子体放电的作用范围。该研究不仅对理解微波火花塞等离子体放电耦合作用机理和脉冲微波输入信号的优化提供了重要指导,也为微波火花塞实用化研究奠定了基础。传统火花塞点火仅依靠火花电弧放电点燃可燃混合气,而微波点火除完成微波放电外也可实现燃烧助燃的作用。因此,微波点火不仅适用于内燃机,其也适用于火力发电厂、锅炉厂等需要加速燃料充分燃烧、降低污染物排放的场合。根据微波点火的特性,点火实验研究分别从单脉冲序列点火和双脉冲序列点火两个方面研究微波脉冲信号参数变化对微波放电和微波助燃的影响。研究结果显示双脉冲序列微波点火的燃烧性能整体上要优于单脉冲序列微波点火,增大脉冲周期或占空比可以有效拓展稀燃极限并提高点火成功率,而低脉冲周期、低占空的助燃脉冲序列对燃烧的促进作用更明显。因此,通过调节微波脉冲信号参数不仅可以优化点火燃烧性能,同时也可实现对燃烧状态的实时控制,这为微波点火的精准可控性提供了方向和可能。此外,微波点火在甲烷-空气和甲烷-氧气中的燃烧性能差异说明燃烧状态与燃烧气体组分有关;微波点火与普通点火的对比燃烧实验研究结果说明微波点火燃烧性能远优于普通火花点火,微波点火可以在稀燃当量比条件下实现稳定快速的燃烧,即微波点火在实现节能减排的同时可以极大的拓展稀薄燃烧极限。因此,微波点火是一种具有巨大发展前景和发展前途的点火方式,本论文关于微波放电和微波助燃的模拟与实验研究为微波点火面向实用化、产业化发展提供了重要的理论和实验研究基础。