随着石油资源的日益紧张及社会对环境保护的日益重视，人们在不断地寻找新型能源的同时，也在不断地研发新的技术来降低发动机排放和改善燃料燃烧的经济性。为此，本文将单缸汽油机改装为用于发电的天然气发动机，对改装前后发动机的相关性能及其控制系统进行研究。基于AVL-BOOST软件研究汽油机改装为天然气发动机后，不同比例燃气、不同压缩比和不同点火提前角对发动机各项工作性能的影响，并依据发动机工作特性选择一个最佳工况点。使用Altium Designer对天然气发动机电控系统硬件电路进行设计并仿真。完成了单片机工作所需的电源电路设计与接口分配。开展了温度传感器、压力传感器、氧传感器、喷气控制电路和点火控制电路的设计与仿真分析。基于MPLAB IDE软件对电控系统的软件进行了设计，并基于Proteus单片机仿真软件对电控系统软件进行仿真分析。仿真结果表明，选用市面销售的一般天然气为燃料，压缩比选取11，点火提前角选取20°，发动机的各项性能表现最为优良。所设计电控系统硬件及软件都达到设计要求。