人类社会面临燃油贮备的减少，全球气候的变化以及周围环境质量的恶化等问题，需要发展有助于环境的交通工具，混合动力技术成为减少燃油消耗和排放的有效解决方法之一。混合动力直线型发电/发动机是将自由活塞式发动机产生的动力，以及通过自由活塞往复运动产生电能集成起来的一种新的混合动力方式。本论文详细地介绍、分析了混合动力直线型发电/发动机的总体结构、性能以及混合动力直线型发电/发动机各个部分的结构、原理和性能，重点研究了自由活塞发动机部分，在此基础上选型、设计和确定了混合动力直线型发电/发动机的各个部分的主要结构。本文建立了自由活塞发气机中自由活塞的运动仿真模型，结合回位弹簧空气腔的初始压力的设计，经过对活塞运动模型不断优化，形成了自由活塞运动的数学模型，得到了活塞速度，活塞位移等性能曲线。本文分析研究了自由活塞发动机和直线型发电机的混合方式以及混合动力控制策略，确定了这种新型混合系统性能的计算方法。最后，基于传统1.6L赛欧发动机的一些基本参数(缸径、冲程、循环喷油量等)，应用上述计算方法计算出混合动力直线发电/发动机的输出功率，结果表明混合动力直线发电/发动机在与传统1.6L赛欧发动机单位时间喷油量相同的情况下功率提高30％以上。