複合動力車輛為降低油耗污染之時代產物,結合了內燃機引擎與電動馬達之優點,可有效的改善燃油效率及降低排氣污染,而複合動力機車目前仍處於技術研發階段,其所需的引擎動力特性與傳統內燃機車輛不同,引擎的設計必須針對需求特性做最佳化,才能發揮整體的最佳效率。本文以實際引擎實驗,利用進氣渦流及滾流設計增加進氣道氣流強度,再配合稀油燃燒系統設計,將市售傳統汽油機車引擎改良為稀油燃燒引擎,降低汽油引擎油耗污染,增加引擎高效率運轉範圍,並應用於複合動力機車,當引擎高效率範圍增大時,複合動力機車即可搭配較小功率數之馬達、發電機與電瓶,進而降低車身重量與製造成本。在複合動力機車模擬方面,本文主要以反向式(Backward-Facing)做為複合動力機車的模擬方法,參考ADVISOR之基本模型架構,分別建立傳統內燃機機車模型與複合動力機車整車模型,在行車型態ECE-40下測試,並針對其結果加以分析探討。模擬結果顯示匹配較小功率馬達與發電機之稀油燃燒引擎複合動力機車與傳統機車比較,燃油經濟性可增加112%,CO排放可改善84%、HC可改善79%,但NOx排放增加130%。