Pour maintenir le rendement maximum des catalyseurs, la combustion doit s'effectuer avec le mélange air/carburant idéal (lambda = 1).
Les sondes lambda sont placées devant le catalyseur (sondes de régulation) afin de pouvoir analyser la composition des gaz d'échappement. Les sondes de régulation sont vissées dans le collecteur d'échappement.
Les sondes lambda mesurent la teneur résiduelle en oxygène des gaz d'échappement et transmettent les signaux de tension correspondants au boîtier électronique moteur. Celui-ci corrige la composition du mélange si cela est nécessaire en faisant varier les temps d'injection. Des valeurs lambda supérieures ou inférieures à lambda=1 sont recherchées selon les paramètres momentanés de fonctionnement. En cas de défaillance de la sonde lambda, le boîtier électronique DME active une valeur de substitution programmée définie.
Les sondes lambda en aval du catalyseur servent à contrôler le fonctionnement des sondes de régulation et du catalyseur.
Le fonctionnement des sondes lambda est surveillé. Les dysfonctionnements des sondes lambda, par exemple à la suite de l'utilisation d'un carburant plombé, sont détectés par l'électronique de gestion moteur. Les signaux des sondes placées en amont des catalyseurs sont contrôlés à l'aide des signaux des sondes placées en aval des catalyseurs. L'état des sondes est contrôlé au moyen de modèles de température.
Les sondes lambda en aval du catalyseur sont des sondes à saut de tension (variation de tension subite à lambda = 1). Le type des sondes lambda en avant du catalyseur diffère selon les exigences antipollution. Il peut s'agit de sondes à saut de tension déjà connues ou de sondes à asservissement continu. Les sondes à asservissement continu mesurent la teneur en oxygène que le mélange soit riche ou pauvre et transmettent un signal correspondant. En raison de leur principe de mesure différent, ces sondes lambda à asservissement continu possèdent un connecteur à 6 broches et non à 4 broches.
Les sondes lambda placées en amont du catalyseur ne devenant opérationnelles qu'à partir d'une température d'env. 750°C (350°C pour les sondes placées en aval du catalyseur), toutes les sondes lambda sont chauffées. Ce chauffage est piloté par le boîtier électronique du moteur. Quand le moteur est froid, le chauffage est inactif du fait que l'eau de condensation présente risquerait de détériorer une sonde chaude par suite de contraintes thermiques. La régulation lambda n'est pour cette raison activée que juste après le démarrage du moteur. Dans un premier temps, la sonde est chauffée avec une puissance calorifique réduite afin d'éviter toute contrainte thermique.