石油资源供给短缺和环境污染日益严重的双重压力促进了内燃机领域内新型燃料的探索和开发。天然气在世界范围内的储量丰富、成本低廉，是一种理想的发动机燃料。本文拟研究并分析压缩天然气(CNG)在发动机上应用时的性能变化规律。首先对CNG发动机的基本结构和运行原理进行分析概述，以考察、研究天然气的理化特性为切入点，选择在JL4JB1柴油机原型机上，改装出天然气发动机，同时为天然气发动机设计供给系统、进排气系统、点火系统、燃烧系统以及后处理系统，以满足天然气在发动机上的相关燃用要求。然后在对天然气发动机的基本点火提前角和充气系数进行标定的基础上，提出部分负荷采用闭环控制、全负荷采用开环控制的基本控制策略。最后对天然气发动机开展台架试验研究，分析天然气发动机的负荷特性、速度特性以及万有特性场，并综合评价改装后的天然气发动机性能表现。论文主要研究内容如下：1）阐述天然气资源的分布情况，分析天然气汽车的发展概况和天然气发动机发展的意义；对压缩天然气发动机的基本原理展开介绍，综述发动机主要的性能指标概念。2）在综合分析天然气理化特性的前提下，选择以JL4JB1柴油机为原型机来改装天然气发动机，同时为天然气发动机改装设计供给系统、进排气系统、点火系统、燃烧系统、后处理系统和燃烧系统。3）对天然气发动机的基本点火提前角和充气系数进行试验标定，并确定天然气发动机的基本控制策略。4）对天然气发动机的速度特性、负荷特性、万有特性进行试验研究，并评价天然气发动机的综合性能。研究结果表明，论文进行的天然气发动机改装合理，成功地实现了CNG发动机的运行，并提升了发动机的综合性能。