泵喷嘴系统（见图）主要包括喷油泵总成（供油和加压）、高速电磁阀（控制喷射的开始时刻和喷射持续期，主要元件有电磁线圈、电磁线圈针阀、电枢、磁芯和电磁阀弹簧）和喷嘴总成（完成柴油雾化和喷射）。泵喷嘴系统取消了高压油管，直接集成安装在气缸盖上，每个气缸都有一个泵喷嘴，不仅可以达到更高的喷射压力，而且可以实现和高压共轨系统一样的精确喷油正时和喷油量的控制。

泵喷嘴系统结构示意图

1911年，英国发布了一项泵喷嘴的专利。泵喷嘴在美国的商业应用始于20世纪30年代初，主要用于为机车、船只甚至海军潜艇提供动力的温顿发动机。1934年，A.菲尔登获得了泵喷嘴设计的专利，该专利后来用于通用二冲程柴油机上。大多数中型柴油机使用单缸泵和独立喷油器，但是有一些制造商如底特律柴油机和电动柴油机由于偏爱泵喷嘴而闻名，它们的高压泵都包含在喷油器体内。康明斯的PT泵也是一种单体泵的形式，喷油器位于由低压泵供油的共轨上，喷油器由凸轮轴上的第三个凸轮驱动。压力决定喷油量，而时间由凸轮决定。1985年，通用汽车的底特律分部在其92系列的二冲程柴油机驱动的商用车上使用了第一个电子泵喷嘴系统，随后在1987年引入到60系列的四冲程发动机上。1955年，电动柴油机将710系列柴油机改装为电子燃油喷射系统，用电子泵喷嘴代替机械泵喷嘴。