稀薄燃烧和高压缩比技术具有很大的提高热效率潜力，但这些技术会在缸内形成混合气稀薄、高压的环境，特别是在点燃式内燃机方面，稀薄混合气容易出现点火困难，早期燃烧不稳定等问题。相关研究者借鉴等离子体助燃和电场助燃理论，提出微波辅助点火燃烧技术，该技术可以大幅提高点火时羟基等自由基的浓度，明显改善点火性能。但是研究发现，随着环境压力的升高，微波助燃的效果越来越差，而内燃机的缸内燃烧往往处于高压环境，这使得微波辅助点火技术在内燃机中的应用面临一些瓶颈。因此，本文从微波天线性能方面出发，结合数值模拟和台架实验，研究天线结构参数和微波参数对微波辅助点火效果的影响，并分析天线结构对微波和等离子体的耦合机制。
　　本文内容主要分为两部分：第一部分采用HFSS电磁仿真软件，构建了微波天线的电磁仿真模型，模拟和实验测量了中心导体直径1.1、1.3、1.5、1.7、1.9mm天线在2.45GHz时的回波损耗，实验和模拟结果都在10dB左右，能量馈入率最大相差仅为3.9%，在误差允许的范围内，从而验证了微波天线数值模拟方法的准确性和仿真结果的可靠性。模拟研究了微波天线的结构参数对电场强度的影响，发现微波天线结构参数对天线的回波损耗和电场强度的影响具有相关性，但是回波损耗越大电场强度不一定越大，即微波天线反射能量少时并不能保证电场最强。
　　第二部分采用课题组研发的微波辅助点火定容弹实验台架，研究了不同天线结构和微波参数对微波辅助点火性能的影响规律，台架实验具体包含2bar环境压力下不含燃料的放电实验和2bar环境压力下当量比0.65的甲烷混合气点火实验。通过传统火花塞方式和微波辅助点火方式的放电和点火实验发现，微波的馈入不仅能增大早期火核的火焰传播速度，还能改变火核形貌，诱发褶皱的产生，并且馈入微波时会产生辉光现象。不同天线结构参数时实验发现，微波助燃效果有明显差异，其趋势与天线结构对电场强度的影响规律相似，表明微波天线结构改变了微波天线电场强度的大小，从而对微波助燃效果产生不同影响。这也表明微波的电场效应是微波辅助点火的重要机制，因此在天线结构设计时，需要着重考虑电场强度，以提升微波助燃效果。实验研究发现，微波功率1000W，微波持续时间3ms，微波脉冲频率40kHz，微波馈入延时0ms时，能达到较优的微波助燃效果。