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本发明公开了一种模拟发动机缸内单次燃烧的实验装置及其实验方法，属于一种模拟发动机缸内燃烧的实验装置，包括内部贯穿有凸轮轴的底座，凸轮轴的中部设有凸轮，凸轮的右侧设有同凸轮基圆直径相同的凸轮基圆圆柱，左侧设有凸轮回位弹簧，凸轮与燃烧装置的滚轮接触；底座的右侧连接有液压油盖，液压油盖具有一个与凸轮轴相配合的大圆柱空腔，大圆柱空腔的右侧还有一个液压油腔，液压油腔经液压油道与外部的电磁阀相连。本装置能确保缸内燃料单次着火燃烧后的燃烧产物组分不受活塞运动的影响，能更好地研究燃料在缸内的燃烧过程；既能用于研究不同类型的发动机缸内燃烧产物组分，也能用于研究不同燃料的缸内燃烧产物组分。