微动力机电系统具有体积小，能量密度高，寿命长等特点，因此具有广阔的应用前景。各种微动力系统中微型发动机能量转换效率相对较高，因而受到越来越多的关注。微型发动机主要有微型涡轮发动机、微型转子发动机、微型摆式自由活塞发动机等几种，这些微型发动机尺寸大都在几毫米。尺寸的减小给微燃烧带来了两个主要问题，即由于热损失产生的火焰淬熄和微尺度下燃料反应时间不足问题。自由活塞发动机的均质压燃方式能较好的解决这两个问题，由于自由活塞发动机的可变压缩比，可以实现着火时刻的有效控制，有利于微型化。　　 目前对微型自由活塞发动机的研究工作主要着眼于微发动机的着火燃烧过程，并没有对微发动机的工作过程和动力特性进行评价。本文根据微型均质压燃自由活塞发动机的工作特点，建立了耦合化学反应动力学和活塞运动动力学的微发动机工作过程多维模型，其中还包括泄漏子模型和传热子模型，应用这一模型首先对微发动机的着火燃烧过程进行了数值模拟，获得了燃烧室压力、温度的变化颊律，分析了泄漏损失和传热损失对发动机燃烧特性的影响。　　 应用着火燃烧过程的模拟结果，对微发动机的工作过程进行模拟，研究微型自由活塞发动机的动力特性，获得了微发动机的功率和燃烧效率等参数，并对不同负载，不同燃料，不同活塞质量，不同当量比及不同燃烧室尺寸的微发动机的工作特性进行对比，研究这些因素对发动机性能的影响程度，探讨了微型发动机稳定工作的条件。　　 本文对微型自由活塞发动机的工作过程的研究结果为该微自由活塞动力系统的设计和控制提供了依据。