纳秒脉冲等离子体点火是扩大汽油机稀燃极限和提高其热效率的一种方式。为了开展汽油机高压空气环境下纳秒脉冲放电特性研究,本文基于磁脉冲压缩原理和脉冲变压器技术,并利用Pspice软件仿真研究了纳秒脉冲点火系统中元件参数对点火系统次级输出参数的影响。在此基础上,开发了一套纳秒脉冲点火系统,并借助于纹影成像和高速摄影方法,在定容弹内研究了不同试验条件下,纳秒脉冲等离子体放电发展过程中的电和图像信息。纳秒脉冲点火系统的仿真研究结果表明,脉冲点火系统中储能电容的增大和次级高压电容的减小,都会使次级各节点电压峰值增大。但储能电容越大,脉冲变压器磁芯饱和时间越长;次级高压电容越小,脉冲变压器磁芯饱和时间则越短。减小次级高压电容,输出负载上的脉冲上升沿和下降沿会缩短,脉冲被更好地压缩,但下降沿的减小会使得能量传输效率降低。脉冲变压器磁芯初始磁导率越大、矩形比越高,其达到饱和的时间越短,变压器初、次级能量耦合时间缩短,输出负载上脉冲电压峰值会降低。纳秒脉冲等离子体放电特性研究结果表明,空气压力低于0.6MPa时,单脉冲纳秒等离子体放电会诱发冲击波的产生,冲击波的平均传播速度随空气压力的增大而增大,空气压力越高,等离子放电电弧越明亮,放电能量越高,放电粒子云团面积也越大,但由于粒子数密度更高,粒子云团扩散速率减缓。在0.6MPa空气压力下,粒子云团面积随着放电间隙的增大而增大,而放电间隙越大时,扩散空间增大,间隙内粒子数更多,粒子云团消散的越快。脉冲重复频率为10k Hz-40k Hz的范围内,连续脉冲中起始脉冲的最大电压明显高于后续脉冲,且脉冲重复频率越高,放电电压越小,圆柱形中心电极火花塞间隙内的连续脉冲放电区移动范围越小,同时,在相同时刻下,粒子云团面积越大。在0.45MPa空气压力下,相比于圆柱形中心电极火花塞,圆锥形中心电极火花塞间隙内空间电荷密度增加,气体电离率增加,击穿电压升高,但圆锥形中心电极火花塞间隙内的粒子云团扩散的阻碍也更小,在同一时刻下,圆锥形中心电极火花塞间隙内粒子云团的扩散速度更快,扩散范围更广。