本申请公开了一种测试润滑油结焦积炭的实验装置及其试验方法，所述实验装置包括：外罩、金属板、注射器、燃烧器、气体流量计量阀、第一温度传感器，以及第二温度传感器。通过所述燃烧器在涂布润滑油的所述金属板上燃烧，模拟柴油机缸内高温燃气，调整火焰大小、燃烧器与润滑油膜的距离、燃烧时间以及冷却水流量，直至所述金属板的温度达到目标温度，同时观察润滑油结焦状态。通过温度传感器记录不同条件下润滑油上方高温燃气的温度和金属板的温度，这样就将润滑油结焦状态与壁面温度、高温燃气状态建立起联系，从而为减少柴油机缸内润滑油结焦积炭的相关改进设计提供重要支撑。