在微机电加工技术迅速发展下，体积在微米量级、输出功率在1-100W范围内并以碳氢化合物为燃料的微动力机电系统应运而生。无论是应用于军用无人微小型飞机还是作为便携式移动电源，微型机电系统相比于常规电池，显示出了其独特的功能优势。作为微动力机电系统的核心部件，微型动力装置实现微燃烧室内混合气的稳定燃烧过程对于微动力机电系统的动力输出性能具有重要的影响。微型HCCI自由活塞动力装置因其采用HCCI燃烧方式克服了微尺度条件下火焰淬熄难题，并且利用自由活塞的运动特点解决了HCCI着火过程难以控制的难题。因此针对微型自由活塞动力装置的研究将对微动力机电系统的发展有重要意义。　　本文搭建了微型自由活塞动力装置可视化试验台，对微燃烧室内的燃烧过程进行了变参数研究，采用微型压力传感器进行燃烧压力测量。分析了微燃烧过程中二甲醚/氧气混合气的燃烧特性，以及不同工况条件对微燃烧室内压力、做功能力的影响。发现二甲醚/氧气混合气体在微HCCI燃烧过程中表现出两阶段着火特性，随着自由活塞初速度的增加，微燃烧室内峰值压力不断增加，压力升高率峰值不断增大，平均指示压力增大，指示热效率提高。当微燃烧室直径为3mm，体积为0.26cm3，自由活塞初速度为22.5m/s，平均指示压力为1.69MPa时，微动力装置可产生70W功率，功率密度为269MW/m3，相比其他为燃烧动力装置，具有较大功率密度优势。　　本文建立了微型HCCI自由活塞动力装置工作过程动网格模型，通过计算燃烧过程放热率曲线来分析微动力装置HCCI燃烧过程特性。并对二甲醚与甲烷燃料的燃烧特性进行对比分析。在当量比为化学计量比时，二甲醚燃料的燃烧效率最高。在当量比为2时，二甲醚放热过程具有三阶段放热的特性。相同条件下，二甲醚燃料的着火时刻比甲烷燃料的着火时刻提前，且二甲醚燃料的燃烧持续期比甲烷燃料的燃烧持续期长。通过对比不同当量比及初始温度条件下两种燃料的动力输出特性，得出二甲醚燃料的动力输出性能比甲烷的动力输出性能好，两种燃料均在当量比为1.2时，动力输出最大。基于临界着火条件分析了微自由活塞动力装置结构参数的选择原则。