可视化光学测试诊断已成为解析发动机缸内燃烧状况的重要研究手段。基于热辐射理论的两色法作为重要方法之一,可有效地测量喷雾火焰的温度和碳烟浓度,它有助于研究者对发动机的燃烧过程以及排放物的生成机理进行更深入的研究,为先进柴油机燃烧系统设计提供必要信息。两色法虽然已经应用多年,但许多因素仍会影响测试结果的精确度,关于不确定度及误差的相关研究较少。本文在对两色法原理及测试方法进行介绍之后,从理论公式,标定过程,喷雾燃烧实验等方面详细论述了两色法测试的误差来源及相应的改进方法。与传统两色法实验相比,本课题对实验装置进行了创新,采用了高速RGB彩色相机替代传统的黑白相机和光电二极管,能够测量喷雾火焰温度和碳烟浓度(KL)二维分布的时间演变。通过使用单台彩色相机的两个独立感光通道,两色法测量装置得到大幅度简化。低温燃烧技术作为一种新型内燃机燃烧技术,与传统柴油机高温燃烧相比,其具有同时降低颗粒物(PM)和氮氧化物(NO_X)的潜质。利用两色法,本课题对柴油以及柴油丁醇混合燃料(BU20)在不同氛围氧浓度下的火焰温度和碳烟浓度(KL)的时空分布进行了研究。结果表明,与柴油相比,柴油丁醇混合燃料在喷雾燃烧时具有较低的火焰温度和碳烟浓度水平,一定程度上达到了同时抑制碳烟颗粒和氮氧化物排放的效果。另一方面,随着氛围氧浓度减小,两种燃料喷雾火焰的温度明显降低,碳烟的氧化速度明显放缓。