概述
空燃比空燃比大於理論值的混合氣叫做稀混合氣，氣多油少，燃燒完全，油耗低，污染小，但功率較小。空燃比小於理論值的混合氣叫做濃混合氣，氣少油多，功率較大，但燃燒不完全，油耗高，污染大。
汽油機的空燃比在12～13時功率最大，在16時油耗最低，在18左右污染物濃度最低。因此，為了降低油耗和減少污染，應當儘量使用空燃比大的稀混合氣，只在需要時才提供濃混合氣。這種做法，叫做稀薄燃燒，已為當今多數汽油發動機採用。
原理
為使廢氣催化率達到最佳(90%以上)，必然在發動機排氣管中安裝氧感測器並實現閉環控制，其工作原理是氧感測器將測得廢氣中氧的濃度，轉換成電信號後傳送給ECU，使發動機的空燃比控制在一個狹小的、接近理想的區域內(14．7：1)，若空燃比大時，雖然CO和HC的轉化率略有提高，但NOx的轉化率急劇下降為20%，因此必須保證最佳的空燃比，實現最佳的空燃比，關鍵是要保證氧感測器工作正常。
如果燃油中含鉛、矽就會造成氧感測器中毒。此外使用不當，還會造成氧感測器積碳、陶瓷碎裂、加熱器電阻絲燒斷、內部線路斷脫等故障。氧感測器的失效會導致空燃比失準，排氣狀況惡化，催化轉化器效率降低，長時間會使催化轉化器的使用壽命降低。
測量儀器
測量儀器測量空燃比的儀器通常叫做空燃比分析儀、空燃比計。
以美國ECOTRONS生產的空燃比分析儀ALM-S為例，它使用BoschLSU4.9寬域氧感測器以及CJ125專用驅動晶片，能夠達到很高的測量精度。
影響因素
影響汽油發動機排放的最主要因素是混合氣的空燃比， 理論上一公斤燃料完全燃燒時需要14.7公斤的空氣。這種空氣和燃料的比例稱為化學當量比。空燃比小於化學當量比時供給濃混合氣，此時發動機發出的功率大，但燃燒不完全，生成的CO、HC多；當混合氣略大於化學當量比時，燃燒效率最高，燃油消耗量低，但生成的NOx也最多；供給稀混合氣時，燃燒速度變慢，燃燒不穩定，使得HC增多。
在電控汽油噴射系統中採用閉環控制的方式，將空燃比控制在化學當量比附近，並在排氣系統中消聲器前安裝一個三元催化轉化器，對發動機進行後處理，是當前減少汽車排氣污染物的最有效方法。在化學當量比附近，轉化器的淨化效率最高。
控制方式
主要分為三種控制方式：
冷起動和冷卻水溫度低時通常採用開環控制方式。
由於起動轉速低、冷卻水溫度低、燃油揮發性差，需對燃油進行一定的補償。混合氣空燃比與冷卻水溫度有關，隨著溫度增加，空燃比逐漸變大。部分負荷和怠速運行時此時可分為兩種情況：
若為了獲得最佳經濟性，可採用開環控制方式，將空燃比控制在比化學計量比大的稀混合氣狀態下工作。
為了獲得低的排放，並有較好的燃油經濟性，必須採用電控汽油噴射系統加三元催化轉化器，進行空燃比閉環控制。
圖中虛線部分為未加三元催化轉化器時，CO、HC和NOx排放濃度與空燃比的關係。實線部分採用三元催化轉化器後CO、HC和NOx與空燃比的關係。從圖中可看出採用三元催化轉化器時只有當空燃比在化學計量比附近很窄範圍內HC、CO和NOx排出濃度均較小。裝有電控汽油噴射發動機採用閉環控制方式，才能使混合氣空燃比嚴格控制在化學計量比附近很窄的範圍內，使三元催化轉化器淨化效率最高。
節氣門全開（WOT）時：
為了獲得最大的發動機功率和防止發動機過熱，採用開環控制，將混合氣空燃比控制在12.5～13.5範圍內。此時發動機內混合氣燃燒速度最快，燃燒壓力最高，因而輸出功率也就越大。
