柱塞和柱塞套是一對精密偶件，經配對研磨后不能互換，要求有高的精度、低的表面粗糙度和好的耐磨性，柱塞頭部圓柱面上切有斜槽，并通過直槽與頂部相通，可以改變循環供油量；柱塞套上制有徑向油孔(進、回油孔)，均與泵上體內低壓油腔相通。出油閥相當于一個單向閥，可以防止高壓油管內的油倒流人噴油泵內，同時決定噴油泵泵有壓力。
柱塞泵柱塞動力來源于由凸輪軸帶動的凸輪，其工作過程可以按如下階段劃分。
柱塞下行時，柱塞上方工作腔體積變大，內部壓力下降，出油閥關閉，并且徑向油孔開啟，燃油進入工作腔，這是進油過程。
柱塞上行到柱塞頂端完全關閉進油孔時，進油結束，工作腔內燃油受到壓縮，油壓升高，這是油壓建立的過程。
柱塞繼續向上行，作用力超過出油閥彈簧預緊力時，出油閥打開，燃油流向高壓油管，這是泵油過程。
柱塞繼續移動到柱塞上的油量控制斜槽上邊沿，與進油孔相通時，工作腔內燃油經直槽、斜槽流入徑向油孔，油壓下降，出油閥落座，供油結束。
從以上可知，柱塞泵泵油過程以徑向油孔的關閉為開始，以徑向油孔的開啟為關閉，而其開啟的時刻與柱塞斜槽相對于徑向油孔的轉動角度有關，即柱塞頂面封閉柱塞套徑向油孔至柱塞斜槽露出徑向油孔前柱塞上移的行程決定了噴油泵每循環供油量。
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