液压自由活塞发动机是一种新型内燃机，也是传统内燃机-液压泵组合装置的简化机械结构。这种发动机工作过程中的控制难度较大，因此这种结构对内燃机技术、液压技术、传感器技术和电子控制技术要求比传统内燃机要求高。但随着近几年这些技术的发展和液压自由活塞发动机的诸多优点，使其成为了世界各国研究的热潮。但“自由活塞”的运动控制仍然是液压自由活塞发动机最大的难点。液压自由活塞柴油机燃油喷射系统所控制的燃油喷射规律和喷油时刻是影响“自由活塞”运动规律的关键参数。本文通过调查国内外自由活塞发动机和当前柴油机技术的发展现状，并对比研究了电控单体泵、HEUI-中压共轨和高压共轨三种目前运用比较广泛的柴油供给系统，最终为本样机选定了高压共轨喷射系统。然后介绍了高压共轨系统各部件的工作原理，针对样机试验阶段，设计了高压油泵安驱动方案，并完成喷油器和高压油轨在发动机缸盖的安装设计方案。由于液压自由活塞发动机的工作方式与传统曲轴连杆式发动机不同，需要设计直线往复运动喷油触发装置。本文在提出了位置式触发和位移式触发方式两种方案，通过分析比较之后，选定位置式霍尔触发装置。通过设计合理的传感器位置布置和软件控制，在样机上达到定时喷射的控制目标。在电控单元方面，研究了高压共轨电控单元电源、升压电路、功率驱动和CAN通信等主要模块的硬件电路原理。在MULTISIM软件中完成电控单元的升压电路和喷油器电磁阀的双压驱动等关键模块的电路仿真设计。详细分析了样机工作原理，并结合液压自由活塞发动机样机SIMULINK仿真结果和传统柴油机的可燃混合气形成与燃烧过程，制定了液压自由活塞发动机试验样机的初始喷油控制方案。文章最后，搭建模拟试验台对喷油系统完成位置触发式和位移触发装置两种方案进行对比试验研究，测试所设计喷油系统功能实现情况。完成所设计高压共轨喷油系统在样机台架阶段的安装匹配工作，完成样机与喷油系统的调试试验和液压自由活塞发动机样机ECU与上位机标定软件的通信功能验证。完成液压自由活塞发动机调试试验阶段位置式喷油触发的信号采集和分析。验证了所设计样机喷油系统能够达到预期喷油控制目标。