发动机采用二冲程工作方式具有功率密度大、结构简单的优点。液压自由活塞发动机以液压油作为能量输出介质,在循环过程中难以利用液压能下行回位,因此二冲程工作方式是一种适用于液压自由活塞发动机的工作方式。然而,对于二冲程发动机来说,长久以来面临的燃油消耗较大问题仍是限制二冲程发动机发展的主要因素。本文通过仿真和试验手段,研究了基于二冲程自由活塞发动机从采用气道喷射到半直喷喷射方式的混合气生成状况和发动机运行特性,探索改善二冲程发动机燃油消耗的手段和方法。本文利用CONVERGE仿真建模软件搭建了二冲程液压自由活塞发动机的三维仿真模型,首先对原机采用气道喷射时的燃油喷射过程进行模拟,结果表明:在气道燃油喷射过程中,燃油喷雾易受气道内高速气流而被吹散至气道壁形成油膜,开阀喷射时的燃油捕集率仅为53.3%。采用半直喷喷射方式后,燃油捕集率提高至90%以上,但气化效果下降,具有较好的节油效果。为了提高半直喷喷射方式的混合气生成效果,本文分别从喷油器流量、喷射相位和喷射角度三个方面研究了对二冲程液压自由活塞发动机混合气制备效果的影响。研究表明:大流量的喷油器的最佳喷射窗口大于小流量喷油器,喷射灵活性更佳;喷射相位越晚,燃油捕集率越高,最高可优化至99%,比采用气道喷射时的燃油捕集率高出39%（闭阀喷射时的燃油捕集率为60%）,极大的改善了二冲程发动机的燃油短路问题;存在一个最佳的燃油喷射角度,与气缸轴线夹角43°～48°,此时的气化率可达98.5%以上,燃油捕集率可达98.4%以上。燃油喷射角度过大时会带来燃油的逃逸增大,过小则会带来燃油气化率的降低。基于模拟过程中所得出的半直喷喷射方式的优化途径,对发动机样机的喷射方式进行改造并进行连续性试验。试验结果表明,采用半直喷喷射方式后,发动机连续稳定运行时的燃油消耗量低了30.6%,燃烧效率增大了23.4%,有效的改善了二冲程液压自由活塞发动机的燃油经济性和燃烧效率,证明了半直喷燃油喷射方式在解决二冲程发动机燃油消耗较大问题上具有较大的潜力。