具有高能量密度以及较长使用寿命的微动力机电系统，因其具有广泛的应用前景，越来越受到人们的关注。而在动力装置微型化的过程中，出现了一些难题如:燃烧过程较难控制，难以在较为宽泛的初始条件下实现稳定及可靠的着火燃烧。本文正是针对拥有以上特点的微自由活塞动力装置，开展了燃烧稳定性及可靠性方面的研究。主要通过两个方面:一、预热，二、表面催化，来提高微自由活塞动力装置着火可靠性并且拓宽着火界限。　　首先本文对结合预热及催化作用的微自由活塞动力装置，进行了概念性设计。通过催化作用降低了燃烧反应所需的活化能，拓宽了着火界限;对均质预混合气体进行预热，降低了压燃气体着火条件，提高了着火燃烧可靠性。其次分别通过实验与数值模拟两种方式，研究了预热及催化条件下微自由活塞动力装置燃烧过程。　　本文搭建了微自由活塞动力装置单次冲击着火燃烧实验平台。对实验装置各部分:预混燃气供给系统、驱动系统、微燃烧主体、预热控温系统、可视化采集系统进行了设计。获得了三种典型的着火形式，开展了带有预热装置的燃烧过程可视化实验研究。研究表明适当的对混合气进行预加热对微燃烧过程十分有必要。在其余初始条件相同的情况下，随着预热初始温度的增加，微燃烧室内混合气着火容易，燃烧更剧烈，自由活塞单次冲程所用时间缩短，着火时刻提前。较高的预热温度能够降低压燃着火所需的初动能。　　本文建立了微自由活塞动力装置单次冲击压燃过程的物理模型与数学模型。确定了模型所采用的燃烧反应机理，构建了模型计算方法。通过编译用户自定义UDF文件的方式，定义了自由活塞（运动边界）的运动规律，耦合了自由活塞运动过程以及化学反应过程。通过数值模拟研究，分析了预热对压燃着火条件、着火时刻、着火燃烧过程、临界压燃初动能以及做功能力的影响;同时分析了微燃烧室底面催化对压燃着火界限、着火时刻、着火燃烧过程、以及做功能力的影响;最后分析了预热及催化双重作用下，自由活塞初速度对压燃过程的影响。　　本文的研究工作丰富了微动力装置燃烧稳定性及可靠性方面的基础理论研究，并且为微动力装置的后续开发提供了有价值的参考依据。