自由活塞式内燃发电机(Free Piston Linear Generator,FPLG)是近些年兴起的一种热门的混合动力装置。相较传统内燃机而言,FPLG具有结构紧凑、高效率以及燃料适应性广等优点。自二十一世纪初以来,FPLG已经逐渐成为国内外科研人员的研究热点,但由于装置运转的复杂性以及缸内燃烧循环变动(CCV)的影响,导致目前研制成功的样机还相当少,因此,关于FPLG的研究还存在很大的科研价值。本文基于传统两冲程发动机,采用双活塞式FPLG结构,并结合缸内直喷技术,搭建了一台拟开发FPLG装置的一维和三维仿真模型。在MATLAB/Simulink建立的FPLG的一维数值模型中,创新性地引入了FPLG装置的扫气过程,设计了一种直线电机在电动机模式下的装置启动控制策略,并阐述了一维建模的数学理论依据以及模型各子模块的耦合逻辑。一维仿真结果表明:FPLG的运动规律和传统发动机有很大区别,FPLG装置的活塞在接近上下止点位置(TDC、BDC)时,活塞速度会发生骤变,而且在TDC附近时,活塞的加速度会远大于同规格传统发动机。同时,对拟开发设计的试验装置的关键参数进行了仿真优化,适当增加进气压力、动子机构质量以及提前点火均能增大装置的输出功率。随后,在AVL-FIRE中搭建了装置的三维仿真模型,模型中活塞的运动规律、初始条件以及边界条件均基于一维模型仿真的结果。三维仿真结果表明:在排气后期,特别是在180~240°CA时,在扫气口附近缸内废气回流到扫气道的现象明显,FPLG的扫气效率也要比同规格传统两冲程发动机低。当在315°CA时,FPLG装置缸内燃烧反应主要集中在燃烧室中部,然后,火核由着火中心逐渐向四周扩散,同时,中心火核会向燃烧室一侧移动。当活塞继续上移,到达345°CA时,缸内燃烧反应速率在各区域基本上已趋于一致。