能源短缺和生态保护是21世纪人类面临的两大问题，以天然气为代用燃料的汽车，具有节能、减排、高效等优点而受到广泛应用。随着电子控制技术的发展，及对天然气汽车的推广使用，对压缩天然气（CNG）发动机电控系统的控制功能的要求也越来越强，开发具有高性能的电控系统成为CNG发动机的研究热点。本文通过分析常用判缸策略的优缺点，开发了预设判缸控制策略，判缸快速可靠，实现了天然气发动机的多点顺序喷射、各缸单独点火的控制要求。通过对LSU4.2宽域氧传感器的工作原理进行分析，设计了增量式PID和模糊PID结合的方法对空燃比进行闭环控制。开发的基于LSU4.2宽域氧传感器的自学习模块，经过其与闭环控制的协同作用，完成了对天然气发动机空燃比更加精确的控制。自学习功能也可以协助ECU喷气MAP图校准，标定周期大大缩短，降低标定的难度。本文开发了以转速为反馈的点火提前角自动标定功能，实现对最佳点火MAP图的快速标定；开发了点火提前角在线修正功能，实现对发动机因磨损或其它原因造成最佳点火提前角偏移问题的优化。为了增加本电控系统的应用范围，开发了适用于发电机的基于串级PID的天然气发动机恒速控制系统。根据发动机运行状况和外负载的变化，通过实时调节电子节气门开度来改变供气（空气和天然气）量，从而将发动机转速快速稳定在设定的转速范围内，满足发电机实际运行的要求。为了减少开发ECU的时间，降低匹配实验的工作量，本文开发了基于串行通讯协议的标定系统与ECU之间的通信模块，实现了标定系统软件对ECU内存数据的读写等操作。进行了电控系统与CNG发动机台架匹配试验与调试，完成了喷气和点火MAP的初步标定。台架试验结果表明，发动机怠速运转平稳，电控系统各功能模块的控制效果得到检验。