在石油能源日益紧缺、环保法规日益严格的背景下,天然气以其储量丰富、经济性成为发动机的优良代用燃料之一。与汽油相比,天然气存在高辛烷值、点火能量高等特点,因此有必要开发适用于天然气发动机的电控点火系统,并进行测试与优化。本文介绍了自主开发的应用于车用天然气发动机的电控点火系统。系统以ATmega8为核心,控制点火提前角、点火线圈初级回路的闭合时间。通过RS232实现了单片机与上位机实时通讯,点火系统的控制参数可以在线调整。该系统简化后应用在定容燃烧室上,可以点燃不同初始条件下的可燃混合气。本文还介绍了两种点火能量测试方式:模拟负载方式、直接测试方式。前者参照SAE J973-1999标准,采用稳压管串模拟负载,实现了点火线圈次级输出能量的量化测量,以此来评价点火能量。在线修改点火脉冲的宽度、多脉冲点火时的脉冲信号间隔,分析其对点火能量的影响,完成了各种工况下点火能量的优化。后者采用电压、电流探头,利于示波器采集点火线圈初级回路、次级回路的电压、电流信号,计算不同点火脉冲宽度时点火线圈的初级储能、次级输出能量以及点火线圈的能量转化效率;优化结果与模拟负载方式吻合。针对车用天然气发动机需要较大点火能量,开发了一套新型高频点火系统,采用在压缩上止点前多次点火策略(点火次数最高可达100次),有效提高点火能量。该系统的点火线圈自主绕制,采用绝缘树脂灌封;目前,该系统利用车载电源供电,采用信号发生器提供转速信号,外部中断控制器件提供判缸信号,已经可以击穿火花塞间隙,实现正常点火。通过对其点火能量进行测试,点火能量大于常规点火系统。最后进行了天然气发动机台架实验,研究了点火提前角对发动机燃烧特性、排放性能的影响。天然气发动机由JL465Q5汽油机改装,添加一套供气系统以及自主开发的多片式电控系统。实验结果表明:点火提前角增大,缸内压力的峰值、压力升高率峰值上升,出现的时刻提前;同时,NOx、HC排放增加,CO排放变化较小。