液压自由活塞发动机是一种将内燃机与液压泵集成为一体,以液体为工作介质,利用油液的压力能实现动力非刚性传输的新型动力装置。与其高效节能特点不相匹配的是,国内外的研究机构出于性能及实现难易的综合考虑,均采用两冲程发动机作为液压自由活塞发动机的实现形式。因此需要开发性能可靠、低排放且效率高的四冲程液压自由活塞发动机。本文以四冲程液压自由活塞发动机的压缩冲程作为研究对象,经过方案的制定、实验台的搭建、压缩冲程试验及喷油与气门模块实验,最终实现喷油与气门同活塞的协调控制。主要内容可以分为6章,现分述如下：第一章通过阐述液压自由活塞发动机的技术背景及国内外研究现状,总结出液压自由活塞发动机所需要解决的关键技术问题及其意义。第二章提出了课题的主要研究内容,并在此基础上针对四冲程液压自由活塞发动机的整体实现及喷油与气门控制模块,分别制定了技术方案。第三章搭建了由柴油机系统、液压系统、控制及数据采集系统三大模块组成的实验台,进行了压缩冲程的分析与试验,研究了压缩冲程中压缩腔压力、负载压力、补油压力的变化规律及活塞运动的重复性。并依据实验结果,选择活塞位移作为协调控制中电机与活塞的关联量值,进而确定采取多段调整的方式控制电机。第四章根据电机的调速性能,确定了喷油与气门的具体控制目标,搭建了硬件在环仿真系统,在此基础上采取三段调整的方式进行了喷油与气门模块的实验,最后依据实验结果,分析了电机运动的重复性,提出了一种提前启动方法以解决电机启动性能不足的问题。第五章优化液压系统提高了活塞运动的重复性,同时选取压缩腔的压力作为电机提前启动的信号源,并开展喷油与气门同活塞协调控制的实验,对协调控制性能进行了评价,成功实现了进气门关闭点、喷油点与活塞运动的协调控制。第六章总结了全文的主要研究工作及成果,并对今后的工作进行了展望。