Um den optimalen Wirkungsgrad der Katalysatoren aufrecht zu erhalten, wird für die Verbrennung das ideale Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda = 1) angestrebt.
Zur Beurteilung der Abgaszusammensetzung werden die Lambdasonden vor dem Katalysator (Regelsonden) verwendet. Die Regelsonden sind am Auspuffkrümmer eingeschraubt.
Die Lambdasonden messen den Restsauerstoff im Abgas und leiten entsprechende Spannungswerte an das Motorsteuergerät weiter. Im Motorsteuergerät wird die Gemischzusammensetzung, falls notwendig, entsprechend korrigiert, indem die Einspritzzeiten verändert werden. Je nach Betriebszustand werden auch Lambdawerte größer oder kleiner Lambda = 1 angestrebt. Bei Ausfall der Lambdasonde erfolgt die Steuerung vom Motorsteuergerät aus mit einem fest vorgegebenen Ersatzwert.
Die Lambdasonden nach dem Katalysator dienen zur Funktionskontrolle der Regelsonden und des Katalysators.
Die Funktion der Lambdasonden wird überwacht. Fehlfunktionen der Lambdasonden, z. B. verursacht durch die Verwendung von verbleitem Kraftstoff, werden im Motorsteuergerät erkannt. Auch werden die Sondensignale vor Katalysator mit den Signalen nach dem Katalysator überprüft. Mit Temperaturmodellen wird der Zustand der Sonden überprüft.
Die Lambdasonden nach dem Katalysator sind die bisher bekannten Sprungsonden (sprungartige Spannungsänderung bei Lambda = 1). Die Lambdasonden vor dem Katalysator sind je nach Abgasanforderung in ihrer Bauart unterschiedlich. Entweder die bekannten Sprungsonden oder stetige Sonden. Diese stetigen Sonden messen den Sauerstoffgehalt sowohl im fetten, als auch im mageren Bereich und geben ein entsprechendes Signal aus. Die stetigen Lambdasonden haben aufgrund des anderen Messprinzips 6 anstatt 4 Pins im Stecker.
Da für die Betriebsbereitschaft der Lambdasonden vor dem Katalysator eine Temperatur von ca. 750 °C notwendig ist (350 °C bei Sonden nach Katalysator), werden alle Lambdasonden beheizt. Diese Heizung wird vom Motorsteuergerät angesteuert. Bei kaltem Motor ist die Heizung inaktiv, weil das vorhandene Kondenswasser eine heiße Sonde durch thermische Spannungen zerstören würde. Daher wird die Lambdaregelung erst kurz nach Motorstart aktiv. Die Sonde wird erst mit reduzierter Heizleistung erwärmt, um sie nicht durch thermische Spannungen zu belasten.