以碳氢化合物为燃料的微动力系统以其能量密度高、体积小等优点，具有广阔的市场应用潜力。自由活塞式发动机结构简单适合微型化，并且将HCCI燃烧运用于微型自由活塞发动机当中，不仅可以解决由于燃烧室尺寸减小而产生的火焰淬熄问题，同时可解决HCCI着火难控制的问题。因此，开展对微型HCCI自由活塞式动力装置的研究具有重要的意义。　　 本文搭建了微型HCCI自由活塞式动力装置燃烧过程可视化试验平台，验证HCCI燃烧在微型自由活塞式动力装置的可行性，并通过改变自由活塞质量以及初速度进行变参数试验。根据微型HCCI自由活塞式动力装置燃烧过程特点，建立多维动网格模型，同时建立传热模型以及混合气泄漏模型。通过编辑FLUENT软件中的UDF文件给定自由活塞的初始运动规律，并结合CHEMKIN软件的详细化学反应机理，实现微型燃烧室内温度、压力的变化与自由活塞的运动过程相耦合。　　 运用所建立的多维动网格模型对绝热、无混合气泄漏这一理想条件下的微型HCCI自由活塞式动力装置燃烧过程进行变参数模拟，分析了不同压缩比、当量比、初始温度以及初始压力对微型HCCI燃烧过程的影响，得到了着火时刻以及微型燃烧室内温度、压力的变化规律，以及上述参数对压缩着火范围的影响。利用所建立的传热模型和泄漏模型，研究壁面传热损失和混合气泄漏损失对微型HCCI燃烧过程的影响，分析指出传热损失对微型燃烧室内HCCI燃烧过程影响较小，混合气泄漏主要影响自由活塞膨胀冲程，对压缩冲程几乎不产生影响，同时还分析了传热损失与混合气泄漏对压缩着火范围的影响。　　 本文通过燃烧可视化试验以及数值模拟，详细研究了微型HCCI自由活塞式动力装置的燃烧特性以及动力特性，为微燃烧动力系统的进一步研发提供了试验数据与理论依据。