在世界石油能源紧缺，排放法规愈加严格的背景下，天然气因其资源储藏丰富、排放性能优良，被认为是最有前途的发动机替代燃料。随着天然气发动机推广进程的加速，以及电控技术的发展，适用于天然气发动机的高性能点火控制系统成为了研究的热点。本文完成了2135G型柴油机改装天然气发动机实验台的搭建，自主开发了与其配套的点火控制系统，系统通过采集各传感器信号，可以准确判断发动机工况，实现点火参数的灵活切换和闭环控制，并通过串口实现了与上位机通讯，点火控制参数可以在线修改。本文通过直接测试和模拟负载测试两种手段，研究了单线圈放电式点火系统性能，分析了充电时间对系统初级储能、点火能量和能量转化效率的影响。在此基础上，为了实现点火系统性能、效率的优化和放电模式的灵活切换，设计了双线圈耦合放电式点火系统，并对此系统进行了仿真和实验研究，分析了放电时间间隔和能量分配方案对放电参数的影响。研究表明，双线圈耦合放电式点火系统能够有效提高次级电压，延长火花持续时间，提高点火能量，提升线圈能量利用率和实现多次放电。针对发动机不同工况的特点和点火要求，有针对性的提出了点火控制方案。实验研究了点火提前角、点火能量对天然气发动机稀薄燃烧特性的影响，研究表明：点火提前角对燃烧参数的影响显著，可以通过点火提前角的灵活控制，优化发动机燃烧过程。点火能量对燃烧参数的影响不明显，在保证成功点火的前提下，增大点火能量不能提高发动机性能。