在柴油机燃烧过程的第二个阶段，压缩空气被加热，直至接近或达到柴油的闪点。这个阶段称为预混燃烧阶段。在此阶段，柴油的自燃性使其能够点燃。如果预混燃烧不完全，也会产生黑烟。这可能是由于燃油喷射量过多、喷油器的喷油角度不正确或喷油器堵塞等原因引起的。
第三个阶段是主燃烧阶段，也称为燃烧高峰阶段。在此阶段，柴油的大部分将被完全燃烧，产生的燃烧产物主要是水蒸气和二氧化碳。然而，如果燃油的雾化和混合不完全，燃烧反应将变得不充分，导致生成一些未完全燃烧的碳氢化合物，从而产生黑烟。
最后一个阶段是燃烧的收尾阶段。在此阶段，燃烧产物随着排气气流被排出柴油机。如果柴油机的排气系统存在问题，如排气管堵塞或废气回流装置（EGR）故障，会导致排气气流不畅，进而产生黑烟。