针对空燃比闭环控制天然气发动机的氧传感器故障率高、发动机控制不稳定的问题，以某V型20缸天然气发动机为研究对象，设计一种不受氧传感器制约的新的缸温闭环控制策略。分析缸温控制结构，设计缸温闭环控制模型和控制策略，标定优化发动机控制参数，并进行发动机实际运行试验验证。试验结果表明：开启缸温闭环控制后，在点火提前角相同的条件下，发动机标定功率达到1 900 kW,各缸平均排温由630℃降低至623℃,功率为1 900 kW时的热效率由41.60%提高到42.15%,缸温闭环控制策略有效，提高了天然气发动机控制的稳定性，且整机性能有所提高。