随着全球气候变暖问题的加剧,各国都在谋求发展低碳、清洁的燃料来替代传统的化石燃料。天然气作为代用燃料在国内受到广泛的关注,天然气发动机也以其良好的低排放性能和经济性能而具有广泛的应用前景。本论文针对NQ120柴油机,通过对其电控喷射系统的建模仿真,以及对其点火系统控制策略,及其匹配的电控系统和相应的燃料供给系统的设计,使其成为一款天然气单燃料发动机。首先,采用AMEsim软件提供的一些机械元件模型,建立了喷嘴的物理模型。并利用SIMULINK软件,建立了天然气发动机在不同工况下,控制喷嘴喷射的控制系统模型。通过利用AMEsim/SIMULINK软件进行联合仿真,得到喷嘴的基本物理参数,并验证各种工况下空燃比的控制策略。天然气发动机的点火系统采用火花点燃的方式,设计了不同工况下匹配的点火控制策略。从而为天然气发动机电控系统的软硬件设计奠定基础。其次,以MC9S12XS128(16位单片机)作为核心处理器,设计了电控系统硬件电路,包括:单片机的最小系统电路,电源稳压电路,喷嘴和点火线圈的驱动电路。从元器件的选择、印刷电路布线,到抗干扰方面进行综合考虑。在此基础上,应用Protel软件绘制了系统硬件电路的原理图和PCB图,采用CodeWarrior软件编制天然气发动机电控系统的程序。最后,基于LabVIEW软件的串行模块,开发了系统监控和标定软件。利用发动机模拟箱模拟传感器产生信号,对所设计的电控系统的软硬件进行调试。台架试验结果显示:该ECU可以实现点火时刻和喷气量的精确控制,具有很好的应用价值。