自由活塞发电机是近年来逐渐发展的一种新型发动机，由自由活塞发动机与直线发电机直接耦合，适合于混合动力车的开发应用。它取消了传统发动机的曲柄连杆机构，活塞仅做往复直线运动，活塞运动规律随发动机运行工况变化而相应改变,具有结构简单、燃料适应性广等特点。本文以二冲程双活塞式自由活塞发电机为研究对象，对其进行了一维及三维的耦合仿真模拟。一维仿真基于AMESim仿真平台，建立整体系统模型，主要对自由活塞发电机运动规律、动力性能及经济性能进行分析；三维仿真基于AVL Fire仿真平台，建立进排气道及燃烧室网格模型，主要对自由活塞发电机的扫气及燃烧过程进行模拟，研究其流动、燃烧及排放方面的特点。仿真结果与传统曲轴连杆式发动机的各项规律进行对比，总结两者差异；并就关键参数对自由活塞发电机的影响进行分析。仿真结果表明，自由活塞发电机运动规律对称，其上止点处加速度约为传统发动机的两倍，对机械负荷要求较高；回流扫气式自由活塞发电机扫气效率为96.7%，优于相同缸径及冲程的传统发动机。另外，活塞质量、缸径、负载、点火时刻、进气压力、扫气口位置及当量比对自活塞发电机的运动规律、扫气及燃烧排放过程都有显著影响。