液压自由活塞发动机是内燃机技术、现代液压技术、电子控制技术的有机结合。随着能源危机和环境问题日趋严重,自由活塞发动机在热效率和排放方面具有巨大潜力,因而日益受到人们的关注。本文将HCCI燃烧过程与液压自由活塞发动机相结合,希望起到取长补短的效果,并围绕提高发动机热效率这一目标,开展了多种燃料下的液压自由活塞发动机HCCI燃烧实验,研究了燃料特性、控制参数、运行参数与发动机性能参数之间的内在关系和影响规律,探索提高自由活塞发动机HCCI燃烧热功转化效率的途径。作者首先进行了实验系统的设计和改造,将对置式液压自由活塞发动机改造为单活塞式结构,并进行了高压小电磁阀结构的改进;进行了乙醚的HCCI燃烧实验,分析讨论了缸体加热温度、燃料混合均匀度,以及不同混合气浓度和压缩比对乙醚HCCI燃烧过程的影响,最终得到在当量比为0.3、压缩比为14.22时,乙醚HCCI燃烧指示热效率最高,达到46.57%;进行了正庚烷的HCCI燃烧实验,分析讨论了不同混合气浓度、压缩比对正庚烷HCCI燃烧过程的影响,最终得到在当量比为0.3、压缩比为14.22时,正庚烷HCCI燃烧指示热效率最高,达到44.53%;在高压缩比条件下,对低十六烷值燃料汽油和甲醇进行了HCCI燃烧实验,探讨了液压自由活塞发动机对低十六烷值燃料压燃的可行性;对甲醇HCCI燃烧过程进行仿真研究,结果表明:甲醇HCCI燃烧过程中的粗暴现象是由于过快的放热率,诱导缸内出现压力波并在空间多次反射导致的。本文通过一系列实验研究实现了液压自由活塞发动机对不同燃料的单循环高效工作,验证了在液压自由活塞发动机中,实现多种燃料HCCI燃烧过程的可行性,探讨了燃料特性与发动机性能参数和控制参数之间的内在关系,这些研究结论为后续对置式液压自由活塞发动机的连续稳定运行奠定了实验基础。