对置气缸式双活塞液压自由活塞发动机，气缸与活塞机采用对置活塞对置气缸(OPOC)式的布局。因工作过程中活塞做镜像运动，并用液压泵装置代替了曲轴系作为活塞运动的驱动装置，因此在工作过程中无振动，无侧向力，活塞与动力的输出零件无刚性的连接，因而压缩比可以实现连续地变化。输出的动力以高压的液压油形式输出，能高效地实现热能向液压能的直接转化，便于储存并可以直接驱动液压机构。自由活塞发动机的活塞运动仅受到液压力和气体压力的作用。早期的仿真和试验研究表明，与传统发动机相比，工作周期相同时，液压自由活塞发动机中活塞在压缩过程中用的时间更长，在膨胀过程中花费的时间更少。本课题中涉及自由活塞式发动机在实现连续运转之前，需要对其换气机构进行优化设计，以求扫气过程的高效进行。需要考虑的因素除了气口的几何结构外，还有发动机的运转参数，如活塞在下止点的停留时间。本文中，采用Pro/Engineer软件和FIRE软件，建立了发动机的三维CAD模型和三维计算流体力学仿真模型，并对发动机的燃烧过程和换气过程进行了仿真分析，得出如下结论：相同的燃料浓度以及相同的压缩比时，自由活塞式发动机对活塞的运动频率更加敏感。过高的活塞运动频率会增大燃烧中断的倾向，造成效率低下。相同情况下的传统发动机则不会发生燃烧中断，通过调节频率可以有效的对发动机工作过程进行调节，在一定范围内增大活塞运动频率，可以有效的降低最高压力升高率和最高爆发压力，同时取得较高的指示热效率。燃料浓度增加时，高温反应的相位提前，最大放热率大幅增加，放热持续期缩短。影响本文中发动机扫气过程的主要参数包括扫气口的进气径向角，扫气口高度以及活塞在下止点的停留时间。当进气径向角为5度，扫气口高度为11.52mm，活塞在下止点的停留时间为0.0092s时，发动机的换气过程的扫气效率达到最大值90.7%。发动机在进气系统的设计中没有考虑滚流，且活塞顶面无凹陷的燃烧室，因此不会产生挤流，因此在压缩过程中缸内的新鲜充量和残余废气无法充分混合，出现了径向上的分层。