第6期（总第227期）
2016年12月·综合评述·
车用发动机 VEHICLE ENGINE
内燃机微波协助点火研究发展综述
王兆文’，张新华，成晓北，占腊民”，迟浩，石书国
No 6 (Serial No 227)
Dec 2016
(1.华中科技大学能源与动力工程学院，湖北武汉430074；2.华中科技大学光学与电子信息学院，湖北武汉430074）
摘要：稀薄燃烧是能够大幅度提高内燃机热效率和降低内燃机排放的最有潜力的技术之一。针对稀薄燃烧面临的点火困难、燃烧不稳定等问题，综述了一种新型内燃机点火方式一微波协助点火技术，主要介绍了国内外微波协助点火技术的发动机台架试验研究、定客弹试验研究和点火机理等方面的研究，并指出微波协助点火这一技术能在无需改变内燃机现有结构的前提下大幅提高内燃机的燃烧稀限，对于改善汽油机或天然气发动机的稀薄燃烧性能具有巨大的应用潜力。
关键词：内燃机；稀薄燃烧；微波协助点火（MAI)；机理研究 DOI:10 3969/j issn 1001-2222 2016 06 001
中图分类号：TK41124
文献标志码：A
文章编号：1001-2222(2016)06-0001-07
日益严苛的环境法规以及严峻的石油资源消耗态势，驱动着高效清洁汽车内燃机技术的发展”，如稀薄燃烧技术、废气再循环技术、涡轮增压技术以及汽油缸内直喷技术等[2-5]。然而部分技术会恶化内燃机的点火性能以及初始火焰发展的稳定性，因而限制了这些技术的进一步应用。
稀薄燃烧技术是指利用高空燃比和高压缩比来
提高燃油经济性并提高尾气排放水平的新型技术。然而，高空燃比会导致汽油机或者天然气发动机点火困难，点火火焰核心位置以及尺寸都有较大波动，火焰传播速度慢，在内燃机运行过程当中容易造成失火等问题。传统解决办法是提高火花塞点火能量并采用分层燃烧的方式.但效果并不明显，而且点火能量过高会缩短火花塞使用寿命"，降低内燃机的可靠性。
20世纪70年代以来，众多研究者将低温等离子体助燃技术应用到稀薄燃烧技术的研究中去。他们利用激光$-10]、纳秒脉冲放电-11-12]、介质阻挡放电[13-15]等技术产生低温等离子体来点燃稀薄燃气，这些技术在一定程度上改善了稀薄燃气的着火和燃烧性能，促进了内燃机燃烧技术的发展，但因为制造成本高昂、装置庞杂等原因而无法实际应用在汽车发动机中。
近年来，国际上出现了利用微波点火或者微波协助点火的燃烧技术，具体可分为3类，即微波谐振
收稿日期：2016-08-12；修回日期：2016-09-14 基金项目：国家自然科学基金项目（51576083）
炬点火（MTI，Microwaveresonator Torch Igni-tion）16-18]、微波辐射空间点火（MSI，Microwavera-diationSpaceIgnition）Ci"]和微波协助点火（MAI， MicrowaveAssistedIgnition）20-24]。清华大学的王志在2012年对上述3类微波点火技术的发展进行了综述[5]并重点在定容弹中研究了MSI的点火性能[19]
MAI模式利用传统火花塞放电击穿稀薄混合气（点火能未增加，故稀混合气未被点燃）产生初始等离子体团，随后向该等离子体团辐射微波，电子耦合微波能之后与其他粒子发生碰撞，扩大等离子体团并产生一些高活性基团，继而点燃稀薄燃气2。这种模式同时结合了传统火花塞点火与微波点火的优点,规避了MTI和MSI模式下单靠微波谐振击穿高压混合气难的问间题，具有很强的实用性16]。
2009年以来，MAI模式获得了大量关注,并取得了较大进展，故而本研究将从试验研究方面详细综述其发展，
1微波协助点火的试验研究
在发动机工作过程中，缸内混合气状态会有循环波动，尤其是火花塞附近的燃料、空气、废气的混合情况更是复杂多变，从而导致火花点火过程的不稳定，而且随着空燃比增大，这种循环不稳定性会加剧(见图1)。
作者简介：王兆文（1978一），男，讲师，博士，主要研究方向为内燃机性能、流动、燃烧和排放控制；wangzhaowen1978163com，