高压共轨喷射系统作为目前最先进的一种柴油喷射系统,能对每循环的喷射油量、喷射次数进行精确控制,从而降低柴油机的燃油消耗和排放指标。单次喷射测量仪作为测量喷油量和喷油规律的仪器,能精确测量每喷射循环中多次喷射的情况,是高压共轨喷射技术研发和应用所必需的技术手段。随着我国自主共轨喷射系统研发的不断深入和国外进口共轨喷射系统的逐步普及,单次喷射测量仪的市场需求量会不断加大。本论文对国内外单次喷射测量仪的发展现状展开研究,然后提出了测量仪的系统解决方案,并做了以下主要研究工作:论文运用位移法的测量原理,将测量仪分为上部、中部、下部三个功能模块,完成了系统的机械结构设计;根据系统的功能要求和参数要求,进行了主要功能芯片选型及硬件电路设计;同时根据系统控制时序,制定了油量测量的流程图,并对上、下位机软件进行了开发。活塞测量缸作为测量仪的油量测量单元,其结构设计好坏直接影响到系统的测量精度。论文根据测量仪的系统要求,对活塞测量缸的结构进行设计,并通过Fire CFD计算软件和ANSYS有限元分析软件,对结构设计进行改进,减少燃油泄漏量对测量精度的影响,同时避免活塞卡死现象的发生。论文还对活塞位移信号的高频干扰进行了原因分析,修改了相关的硬件电路,同时用卡尔曼滤波消除了位移信号的随机噪声,保证了系统测量精度。最后,通过实验验证了活塞测量缸的结构改进效果,以及活塞位移信号的干扰滤波情况,实际效果良好。另外对单次喷射测量仪的设计功能要求和参数要求也进行了实验验证,测量仪能达到±0.1% FSO的测量精度,并能对多次喷射和喷油速率进行准确测量。