汽油机转矩（或输出功率）生成的第一阶段为混合气的生成。图5-1所示为气缸内混合气的供给系统。虽然在图中一同显示了燃料箱蒸发气体通过活性炭罐进入到进气系统净化（purge）的蒸发气体控制系统和废气再循环系统废气再循环（EGR），但蒸发气体控制系统几乎在所有的汽油机中采用，而废气再循环（EGR）系统仅在部分汽油机中采用。
进气端喷射系统混合气的形成，在燃烧室外部的进气端开始形成。负荷调节是通过改变节气门的开度α进而调节进气量来进行的，燃料是由发动机控制模块（ECU）控制喷油器把与进气量相对应的理论空燃比（λ=1）的燃料量喷射到进气口。气缸内混合气由空气燃料混合气和气缸内残留废气混合形成。如果发动机配置有废气再循环（EGR）系统，气缸内混合气还包括废气再循环（EGR）气体。
气缸内空气燃料混合气以空燃比（A/F）或空气过量系数表示。空燃比为气缸内存在的空气与燃料的质量比，空气过量系数为对于实际供给燃料量的理论空气量与实际进气量之比。空气过量系数表示实际空燃比脱离理论空燃比的程度。
图5-1 汽油机的混合气供给系统
混合气的完全燃烧与理论混合比（或理论空燃比）有关。理论混合比又称为化学计量比，即1kg汽油燃料所需的空气量为14.7kg，即汽油机的空气燃料理论空燃比（A/F）s为14.7（或也以14.7：1表示），此时空气过量系数为λ=1。如果实际空燃比（A/F）大于理论空燃比14.7，即空气过量系数为λ>1，会形成空气多的稀薄燃烧，与此相反如果λ<1，就会形成燃料多的过浓燃烧。
1.空气燃料混合气
因汽油机把燃料喷射在进气系统中，所以通常把压缩末期气缸内的混合气视为空气与燃料已经完全混合的均质混合气状态。但是，直喷式汽油机因把燃料直接喷射在气缸内，气缸内的混合气处于不是均质的分层混合气状态。
如图5-1所示，空气通过节气门进入到气缸。当蒸发气体控制系统工作时，从燃料箱内蒸发的燃料蒸气通过进气系统也进入气缸。蒸发气体控制系统在收集蒸发气体到一定限度时，在不影响发动机性能的运行范围内，向进气系统引入蒸发气体，以进行净化。
在空气过量系数λ=1条件下运行的发动机，因其输出功率（或转矩）与进气量有直接的关系，气缸内进入的空气量越多，其输出功率越大。在λ=1的条件下，与发动机的负荷和转矩相对应的空气量，通过节气门的开度进行调节并供给。此时，与空气量成正比供给燃料量。因此，把当前端口喷射式汽油机可以称为在λ=1的均质混合气模式运行的系统，或者转矩直接与空气量成正比的系统。
空气过量系数λ>1，即在空气过剩状态下运行的稀薄燃烧式发动机的转矩与燃料喷射量有直接的关系。这表示即使发动机的转矩一定，进气量也会有不同。因此，稀薄燃烧式汽油机的运行与柴油机在非均质混合气模式中运行、直接与燃料量成正比的系统类似。在汽油机的设计中，始终以提高转矩和输出功率为目的，为此尽可能增大进气量（或提高充气效率）。具有代表性的方法有增大发动机的排气量或增压等方法。增压有根据进气系统动态效果的增压、机械增压和涡轮增压。
2.残留废气
残留废气占据气缸内进气的一部分，会影响混合气的燃烧进程。残留废气有内部残留废气和外部残留废气两种。内部残留废气为在气缸燃烧室内残留的废气和在气门重叠期间从排气系统逆流到进气系统的排放废气（内部再循环废气：Internal recirculation gas）。外部残留废气是通过废气再循环（EGR）系统从排气系统引入到进气系统的外部再循环废气（EGR）。因残留废气为燃烧气体，包含有N2、H2O、CO2等非活性气体。如果发动机在稀薄混合气（λ>1）条件下运行，在残留废气中会含有活性气体氧气O2。因残留废气为非活性气体，与进气混合引起点火延迟和影响燃烧过程，导致燃烧效率、燃烧最高压力和燃烧最高温度下降。因此，残留废气的使用[内部废气再循环（EGR）或外部废气再循环（EGR）]可以减少氮氧化物（NOx）的排放量。目前在λ=1条件下运行的汽油机，可以利用三元催化转化器减少氮氧化物（NOx）的排放量，但对于稀薄燃烧式发动机（直喷式汽油机、柴油机）不能利用三元催化转化器减少氮氧化物（NOx）的排放量。
传统的汽油机对于因残留废气（外部废气再循环）而存在的输出功率降低问题，采用了增大节气门开度从而增加空气量的方法避免了输出功率的降低。但是，节气门开度增加使进气系统压力上升，节气门损失（进气阻力）降低，进而降低了燃料消耗量，即降低了燃料消耗率。
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