一、基本原理揭示
空燃比，即燃料与空气质量比，是衡量汽油机混合气浓度的关键参数。理论计算表明，1kg汽油需14.7kg空气完全燃烧，达到理想空燃比14.7:1，此时混合气为理论混合气。若空燃比大于14.7，为稀混合气，反之则为浓混合气。过量空气系数λ描述了实际供给与理论需求的对比，λ=1代表理论混合，小于1为浓混合，大于1为稀混合。
二、浓度与性能的微妙互动
当λ处于0.8-0.9的范围时，汽油分子充分燃烧，提供快速而高效的燃烧过程，从而在保持输出功率最大化的同时，具有良好的经济性，这样的混合气被称为功率混合气。然而，过量的空气意味着燃料不能完全燃烧，经济性略有下降。
进一步增加混合气浓度，λ小于0.8，燃烧速度减慢，不完全燃烧导致功率下降和油耗增加，同时排放有害物质如CO和HC。在λ=1时，理论上的完美燃烧现实中难以实现，燃油效率和经济性并非最佳。
经济与完全燃烧的平衡
实验证明，对于汽油机，λ在1.05-1.15范围内，燃料能完全燃烧，形成经济混合气，这意味着需要稍微增加空气供给以确保燃料充分燃烧。过度稀释，即λ超过1.15，燃烧效率降低，动力性和经济性均受到影响。
随油门变化的混合气优化
汽油机的理想混合气浓度并非固定，而是随油门开度调整。当λ超过1.4，混合气过于稀薄，将影响发动机稳定性和点火。相反，λ过低至0.5左右，严重缺氧将导致火焰传播受阻，这是混合气上限燃烧浓度。
适应性与灵活性
汽油机在不同转速和节气门开度下，最低油耗率和最大功率对应的λ值有所变化。全开节气门时，功率混合气的λ值通常在0.85-0.95。随着节气门减小，需要更浓的混合气以保持燃油效率。
现代技术与排放控制
现代多点喷射发动机采用闭环空燃比控制，确保在各种工况下达到有限的混合气调整范围，如图所示的氧传感器输出信号。对于分层燃烧或稀燃发动机，其混合气要求将有所不同，后续会深入探讨。