柱塞與柱塞套是加工十分精密的配套件。油泵柱塞身上有一道傾斜槽，柱塞套上有小孔稱為吸入口，這個吸入口充滿著柴油，當(dāng)柱塞傾斜槽對著吸入口時，柴油進(jìn)入柱塞套內(nèi)，柱塞被凸輪軸頂至一定高度時，柱塞傾斜槽與吸入口錯開，吸入口被封閉，使柴油既不能吸入也不能被壓出，柱塞繼續(xù)上升時壓迫柴油，柴油壓力到一定程度就會頂開單向閥蜂擁而出進(jìn)入噴油嘴，威格士油泵再從噴油嘴進(jìn)入氣缸燃燒室。柱塞每次排出一定量的柴油，只有一部分噴入氣缸，其余部分則由回油孔泄走，并利用增減泄走的回油量來調(diào)節(jié)噴油量。

柱塞式噴油泵是利用柱塞在柱塞套筒內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動進(jìn)行吸油和壓油。柱塞與柱塞套合稱為柱塞偶件（或柱塞副），每一柱塞副只向一個汽缸供油。根據(jù)其構(gòu)造不同，柱塞式噴油泵又分為單體式和整體式兩種。單體式噴油泵的所有零件都裝在泵體中，其噴油泵凸輪通常和配氣凸輪做在一根軸上，調(diào)速器裝在機(jī)體內(nèi)。這種噴油泵主要用于單缸或兩缸柴油機(jī)。整體式噴油泵是把幾組泵油元件（分泵）共同裝入一個泵體內(nèi)，由一根噴油泵凸輪軸驅(qū)動所構(gòu)成的總泵。柱塞式噴油泵通常由泵體、泵油機(jī)構(gòu)、油量控制機(jī)構(gòu)及傳動機(jī)構(gòu)等組成。

柱塞泵是將直流電動機(jī)帶動柱塞復(fù)運(yùn)動將液體吸入，加壓后排出，由于其柱塞，且柱塞在液體中工作，在液體研磨作用下柱塞磨損非常快，一旦配備口徑較大的噴嘴，其柱塞往復(fù)頻率提高，加劇柱塞的磨損。機(jī)器壽命短。而更換柱塞價格非常昂貴，如果電壓不正常也將直接導(dǎo)致工作直流電的不正常。另外，由于大幅來回往復(fù)運(yùn)動，柱塞泵的工作脈動很大，使得流量不穩(wěn)定。膽柱塞泵初始吸料較快是其長處。

柱塞泵中的徑向柱塞泵在結(jié)構(gòu)和運(yùn)動性能上的弱點(diǎn)是徑向力較大、自吸能力較差以及柱塞與柱塞孔的配合精度高，軸向柱塞泵的零件加工精度要求高。所以柱塞泵對油液的清潔度要求高，亦即柱塞泵對油液的過濾精度要求比齒輪泵要高。當(dāng)凸輪的凸起部分轉(zhuǎn)過去后，在彈簧力的作用下，柱塞向下運(yùn)動，柱塞上部空間（稱為泵油室）產(chǎn)生真空度，當(dāng)柱塞上端面把柱塞套上的進(jìn)油孔打開后，充滿在油泵上體油道內(nèi)的柴油經(jīng)油孔進(jìn)入泵油室，柱塞運(yùn)動到下止點(diǎn)，進(jìn)油結(jié)束。