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微型摆动式内燃发动机(MICSE)具有能量密度大、空间利用率高，以及冷启动方便等优点，在基于碳氢燃料燃烧的微型动力系统研究中受到国内外科研人员的关注。微摆发动机内燃料快速着火和燃烧成为制约发动机性能的关键，本论文从如下两方面开展实验研究并获得重要结论。 一方面，为了研究微摆发动机燃烧室内的间歇着火和火焰传播特性，自行设计了一套电机驱动倒拖运行的两冲程微型摆动式发动机单缸燃烧可视化试验台，倒拖摆臂模拟实际发动机自由摆臂的运动特性，并建立对应摆臂位置的电火花正时点火控制系统。在微摆发动机单个燃烧室中实现了正丁烷/空气的连续、稳定间歇着火，用高速相机拍摄火焰传播图像，并用MATLAB程序辅助分析图像中火焰面积变化特征。考察了预混气当量比ψ、摆幅θ、摆臂频率f、预混气流量Q以及氧化剂的氧含量α对着火和火焰传播的影响。结果表明，在ψ=1.2附近时，火焰充满燃烧室的时间最短;随预混气流量的增加，火焰传播越快;单次扫气量Q/f不变的前提下，随摆臂频率的增加，火焰传播变快;在氧化剂氧浓度由α=0.21逐渐增加到0.31的过程中，着火、火焰传播充满燃烧室以及混合气的燃尽时间均对应缩短。 另一方面，针对自由摆微摆发动机着火与火焰传播特性的研究，创造性的提出了单次自由摆试验方案，并在真实样机上实现。用4atm压缩空气注入相邻燃烧室冲击并给定摆臂一个初始压缩速度，正丁烷/空气在接近压缩峰值(约2.5atm)处正时着火。用高速相机捕捉了微摆发动机高速运转下的着火和火焰传播图像，同时用高频响应动态压力传感器测量压缩-点火燃烧-膨胀回摆过程中的压力动态变化特性。实验工况下自由摆微摆发动机中的燃烧过程在4～5毫秒内完成，燃烧膨胀推动摆臂运动的频率高达60Hz，自由摆臂运动轨迹近似三角正弦函数，燃烧室压力峰值达到11atm。试验中考察了点火角度θDH、预混气进气射流（预混气湍流度）以及氧化剂氧浓度等参数的影响。结果表明:实验范围内，点火角度增大，输出功能力下降;预混气进气流量从0L/min增大到15L/min时，燃烧室压力升高速度加快，更接近定容燃烧过程;当量比为1附近时，取得最大的压力峰值;提高氧化剂氧浓度，燃烧室压力峰值增大，做功能力得到优化。 本文实验研究实现倒拖运动下正丁烷/空气的稳定间歇着火，在构建的单次自由摆实验台上，实现了设计倍压下的高速运转单次正时着火，验证了微摆发动机设计的准确性。