近年来,可视化发动机以及相关的光学测试方法在内燃机缸内燃烧过程研究中得到了广泛的应用。可视化将数据所代表的自然现象过程形象、直观地表达出来,有助于科研者和决策者对所面临的问题形成一个清晰地图像,能帮助人们对自然现象过程的理解。三基色测温法是研究柴油机火焰燃烧温度分布的一种有效的光学测试方法,它使我们对内燃机燃烧过程可以有更深入的认识。本文首先全面详细地论述了可视化发动机的各种形式以及燃烧过程的测试分析方法,完成了视窗上置式单缸可视化柴油机的设计工作,特别设计了带有凸台的套筒结构来防止燃烧室漏气,同时为可视化发动机配备同步的高速摄影机系统。本文另外还设计了一套缸盖快速卸载机构以减少试验中对石英玻璃去污的时间。此后,详细介绍了三基色测温的基本原理和关键技术。本文另一部分为试验研究内容。首先对三基色法系统进行了标定,利用乙炔火焰作为标定火焰源,与热电偶测温相比较,探讨了系统的测温精度。之后,利用拍摄所获得的火焰照片对燃烧过程进行分析,并利用基于三基色测温原理开发的CMS-2002彩色温度测量系统对燃烧火焰温度进行分析。研究结果表明,采用三基色测温法分析出的缸内燃烧温度场分布与实际情况较为一致。由于该方法具有能准确、直观、迅速地得出火焰温度场分布规律等优点,所以适用于分析内燃机这类高速变化的燃烧过程,可以为认识内燃机的燃烧机理提供一个有效的工具。