能源短缺和环境污染是未来人类发展所面临的主要问题,而这两大问题与能源消耗比例较大同时污染物排放较多的传统内燃机密切相关。改善内燃机缸内燃烧是降低排放、优化性能的重要方面,因此对缸内喷雾及燃烧过程的内部机理研究已成为近些年来国内外学者的重点研究内容。定容燃烧弹是一种可以较好研究缸内喷雾及燃烧过程的实验装置,随着一些新型燃烧技术及增压技术的提出,对于模拟发动机压缩上止点环境条件的定容弹提出了更高的要求。综上,本文将主要围绕如何有效提升定容弹内温度及压力展开实验和模拟研究,采用高速摄影法对火花塞直接点火和预燃室射流点火下瞬时压力曲线及火焰传播情况进行对比分析,通过三维计算流体软件CONVERGE模拟计算火花塞直接点火的燃烧过程,进一步探究最高燃烧压力的影响因素。通过火花塞直接点火和预燃室射流引燃定容弹内甲烷/空气预混气体的方式达到升温升压效果,可视化实验研究两种点火方式的火焰传播规律。借助于数字图像处理技术,在MATLAB平台上设计火焰图像预处理、图像分割及边缘提取算法,实现火焰图像的特征参数获取及结果曲线生成,量化分析两种点火方式下的定容燃烧弹升温升压效果,同时探究了初始条件（初始压力,当量比）对甲烷/空气预混燃烧过程的影响。实验研究结果表明:预燃室射流点火方式虽然可以明显提高火焰传播速率,快速均匀地充满整个燃烧空间,但在本研究所进行的所有实验中更容易出现压力双峰值情况,不利于后续喷雾实验的喷射时刻的压力信号判断,并且所达到最高燃烧压力与火花塞直接点火相近。因此,从对定容弹升温升压的角度来分析,预燃室射流点火并没有体现出较大优势。利用CONVERGE软件模拟火花塞直接点火对定容弹加温加压的燃烧过程,通过数值计算结果和实验对比,验证了所选计算模型的合理性,研究了火花塞点火能量、定容弹直径及壁面散热损失对瞬时压力升高情况的影响,结果表明:增大点火能量不能使最高燃烧压力明显提高;减小定容弹内径大小可以使初始着火点提前,增大最高燃烧压力;壁面散热率对瞬时压力升高曲线影响较大,由壁面较为严重的散热损失所造成的最高燃烧压力的降低幅度在30-40%,因此减小壁面散热损失可以显著提高最高燃烧压力,这也为后续喷雾实验的高温高压环境条件营造提供了明确改进方向。