从最高温度点开始到燃料基本完全燃烧这一阶段称为补燃期。实际上补燃期的终点很难确定，往往到排气门打开时，气缸内仍有放热的化学反应，所以排气中也还含有未氧化完全的物质。一般认为放热量口达到循环总放热量的95％～97％时就算补燃期结束。在补燃期内，由于气缸内压力、温度下降，气流运动减弱，废气量增多，燃烧条件变坏，故形成炭烟的可能性更大。特别是在高速、高负荷时，由于充气量少，混合气形成的燃烧时间更短，补燃现象比较严重，有时甚至一直继续到排气过程中。在补燃期，因为气体在膨胀，气缸内的压力下降较快，补燃所放出的热量不能有效利用，并增加了散往冷却液的热损失，使柴油机的经济性和动力性下降。补燃还增加活塞组的热负荷以及使排气温度增高，所以总是希望补燃期尽可能地缩短。