本发明公开了一种光学发动机火焰测温装置，属于内燃机设备技术领域。包括光学发动机和火焰测温机构；光学发动机包含缸盖、缸体、缸套、加长活塞和平面镜等。加长活塞的顶面安装有蓝宝石玻璃，燃烧室内火焰释放的光信息通过蓝宝石玻璃，并经过平面镜折射，进入到光学发动机外部的火焰测温机构。火焰测温机构包括准直透镜、光纤、分光镜、单色仪、光电倍增管、高压电源和数据采集卡等。离开光学发动机的火焰光信号，经过准直透镜聚集进入到光纤。分光镜可将光信号平分，经过单色仪和光电倍增管的滤波和放大，最终可得两个不同波长的光信号。不同波长光信号结合标定波长与火焰温度的关系，以及温度求解式，反推出火焰温度随时间的演变规律。