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在世界能源和环境形势日趋严峻的今天,斯特林发动机以其独特的优势正成为当前新能源研究与开发的热点。但是,国内外的研究工作大多集中在被动式斯特林发动机（Passive Stirling Engine,PSE）上,对变工况适应性差和不能随时迅速启动的问题一直难以解决。主动式斯特林发动机（Active Stirling Engine,ASE）采用可调驱动器,在解决上述问题的同时有望达到更好的性能。本文利用Pro/Engineer构建主动式自由活塞斯特林发动机（Active Free Piston Stirling Engine,AFPSE）的三维模型,完成了实物样机的加工制作,并搭建了整个试验台架,采用示功图法和直流电机倒拖法对发动机开展相关试验研究。主要研究内容和结论如下:（1）从动力活塞和配气活塞运动规律的分析中发现,试验在非共振状态下进行,发动机性能没有达到最佳。动力活塞行程随转速的升高而增大,在低转速工况下,动力活塞行程随加热温度的增加而增加,高转速工况下则相反。弹簧刚度越小,动力活塞行程越大,随转速升高的增加量也越大。随转速提升和加热温度增加,动力活塞下止点（Power Piston Bottom Dead Center,PPBDC）的上移量远低于动力活塞上止点（Power Piston Top Dead Center,PPTDC）,动力活塞行程的增加量主要取决于PPTDC的上移量。配气活塞行程在一定范围内波动,低转速时的配气活塞行程比高转速的大,在10001300r/min的转速范围内,配气活塞行程随转速升高而减小。动力活塞与配气活塞同时往上或向下运动,几乎没有相位差,动力活塞的运动规律并不符合正弦曲线。（2）热缸温度随转速的增加而下降,而且,高加热温度下降的幅度更大。气缸无益容积随转速和加热温度的增加而变大,下止点上移无益容积占气缸无益容积的比例σ最大可达34.8%。压缩比随转速和弹簧刚度增加而变小,随加热温度升高而变大,不同温度的压缩比随转速增加逐渐趋向相同。（3）直流电机、传动机构和配气活塞的活塞环与热缸壁之间摩擦消耗的损失功率P1、Pd和Ph占机械损失功率P3的比例从大到小的顺序为P1、Ph、Pd。P1和Ph均随转速升高而变大,P1功率曲线的变大斜率随转速升高而增大,Ph功率曲线的变大斜率随转速升高而减小。Pd的值很小,而且随转速的变化不明显,P3随转速的升高而变大。不同加热温度下P3的变大幅度差异较大,低加热温度工况下,P3的值较大,曲线的变大斜率随转速升高逐渐减小,高加热温度工况下则相反。在同一转速下,加热温度越高,机械损失功率越小,因此可以判断高加热温度有利于减小机械损失功率。（4）四个活塞环的Ph由小到大的顺序为3#、1#、2#、4#,直径为65.04mm的开口活塞环所消耗的功率最小,说明比缸径大0.04mm的开口活塞环与发动机气缸匹配最好,同时也证明了本文创新设计的分体式活塞环具有减小活塞环与气缸壁之间摩擦损失的效果。此外,创新设计的分体式开口活塞环与热缸壁之间摩擦消耗的损失功率对大活塞环直径比较敏感,所以在设计活塞环时,应特别注意活塞环直径的尺寸。（5）配气功率、指示功率和净功率皆随转速和加热温度的升高而变大。高转速工况下,配气功率随转速升高而变大的幅度趋于平缓,然而净功率则相反。指示功率与转速几乎成正比关系。当转速超过1300r/min时,发动机的净功率由负转正并且开始快速增大。净功率随冷却水温度的升高而减小,减小冷却水温度有利于提高净功率。弹簧刚度越大,发动机净功率越大。示功图的面积随转速升高而增大,与低转速相比,高转速的示功图比较饱满。在试验条件下,发动机取得的最大循环热效率为7.2%,与其它斯特林发动机相比偏低,这主要是因为发动机没有处于共振状态,性能没有达到最佳。