随着汽车保有量的不断增加，石油供需矛盾和尾气排放造成的环境污染问题日益加剧，开发代用燃料汽车成为汽车领域的研究热点。由于天然气具有储量丰富，尾气排放低等优点，使天然气成为各大汽车公司开发代用燃料汽车的理想选择。本课题来源于国家863计划节能与新能源汽车交通领域重大项目——“大型公交车用CNG发动机产品开发”，针对电控CNG(Compressed Natural Gas)发动机控制器的关键技术开展了设计和试验研究，本文所做的工作将加快国内CNG发动机电控系统的产业化进程。本文首先介绍天然气汽车和天然气发动机电控系统的发展过程及其燃料供给系统的技术路线，确定了本课题采用电控调压式燃料供给方式。对宽域氧传感器的结构、特性及其工作原理等进行了比较详尽的分析，并根据课题的研究目标进行了CNG发动机电控系统的总体设计，完成系统零部件地配置和选型。本文基于32位单片机MC68376设计了CNG发动机控制器硬件系统。针对控制系统功能的要求，设计了相关外围电路，包括电源电路、A/D转换参考电平，输入处理电路及输出驱动电路等。在深入分析、研究宽域氧传感器工作原理的基础上，开发了宽域氧传感器分离控制电路和集成控制模块，包括泵电流控制模块、电源供给模块和加热模块等，完成了空燃比和温度信号优化与标定。本文对宽域氧传感器空燃比、温度信号采集、宽域氧传感器加热驱动的底层控制程序进行开发，实现了电控调压器与控制器之间的CAN总线通信，用于燃料供给量的控制。设计并成功研制出CNG发动机电控系统专用硬件在环仿真平台，可以在办公室环境下实现CNG发动机控制器功能的初步调试和优化控制，从而减少试验的危险性，节约了大量的人力、物力和财力。发动机试验表明，所开发的CNG发动机控制器性能稳定，在全工况运行中宽域氧传感器的信号采集稳定、准确，对发动机的运行实现了空燃比的闭环控制，发动机性能达到课题的预期目标。