Tỷ lệ khí - nhiên liệu lý thuyết là tỷ số giữa khối l−ợng không khí trên khối l−ợng nhiên liệu trong hỗn hợp khí - nhiên liệu. Nh− ta đã biết, xăng là hỗn hợp của một vài hydro cacbon mà chiếm −u thế nhất là ốc tan (C8H18).
Nếu một l−ợng nhất định ốc tan bốc cháy hoàn toàn, nó sẽ kết hợp với ôxy trong không khí theo tỷ lệ ở bên trái mũi tên trong phản ứng hoá học d−ới đây để tạo ra năng l−ợng. Kết quả của phản ứng này là (bên cạnh năng l−ợng) khí CO2 và H2O, theo tỷ lệ ở bên phải mũi tên
2C8H18 + 25O2 16CO2 + 18H2O
Để đạt đ−ợc kết quả nh− trên, khi đốt cháy hoàn toàn 1 gam C8H18 cần 15 gam không khí.
Tỷ lệ khí - nhiên liệu lý thuyết Hỗn hợp quá đậm Hỗn hợp quá nhạt
Tỷ lệ khí - nhiên liệu lý thuyết là tỷ lệ không khí trên nhiên liệu sao cho vừa đủ O2 để nhiên liệu cháy hoàn toàn. Trong tr−ờng hợp C8H18 nguyên chất, tỷ lệ này là 15:1. Tuy nhiên xăng dùng trong phần lớn các động cơ ôtô không phải là ốc tan nguyên chất mà là hỗn hợp giữa ốc tan và các hydro cacbon khác. Vì lý do này, tỷ lệ khí - nhiên liệu cho xăng th−ờng nhỏ hơn 15 một chút. Tỷ lệ khí - nhiên liệu lý thuyết đóng vai trò rất quan trọng. Nếu tỷ lệ này của một hỗn hợp cụ thể nhỏ hơn tỷ lệ lý thuyết cho xăng (ví dụ 10:1) Hỗn hợp sẽ quá đậm và sẽ không đủ O2 trong hỗn hợp cho sự cháy của tất cả nhiên liệu. Mặt khác, nếu tỷ lệ khí - nhiên liệu cao hơn lý thuyết cho xăng (ví dụ 20:1), hỗn hợp sẽ quá nhạt và có quá nhiều ôxy cho sự cháy hoàn toàn [8], [9].