Mezcla aire-carburante
El motor con ciclo Otto para funcionar necesita una determinada relación de dosificación entre aire y carburante: La relación teórica necesaria entre aire y carburante es 14,7 : l.
Para cada condición de ejercicio del motor es necesarios ejecutar una corrección en la mezcla.
La consumación específica de carburante de un motor a ciclo Otto depende sobre todo de la mezcla entre aire y carburante.
Teóricamente para una completa combustión, y por consecuencia la más baja consumación, sería necesario un execo de aire, que pero no se puede realizar por culpa de problemas de encendido de la mezcla y del tiempo limitado disponible para la combustión.
En los motores modernos se obtiene la consumación del carburante más bajo con una relación aire-carburante de alrededor 15... 18 kg de aire para 1 kg de carburante.
Para aclarar mejor este concepto, diremos que para la combustión de un litro de gasolina son necesarios cerca de 10000 litros de aire.
Ya que los motores de los vehículos funcionan por la mayor parte del tiempo en el campo de la carga parcial, estos están predispuestos para consumir poco carburante propio en este campo de carga. Para otras condiciones de ejercicio, como mínimo y carga máxima, es más conveniente una composición de la mezcla más rica de carburante. El sistema de preparación de la mezcla  debe ser en grado de satisfacer estas exigencias variables.

Coeficiente de aire
Para marcar la diferencia real de la efectiva mezcla aire-carburante respecto a esa teóricamente necesaria (14,7:1) se ha escogido el coeficiente de aire Lambda:

Lambda = volumen de aire introducido/aire necesaria para la combustión  estequiometrica

Los motores a ciclo Ottor alcanzan su potencia máxima con carencia de aire entre el 5 y el 15 % (Lambda = 0,95 ... 0,85).
Se obtiene la consumación más baja de carburante con cerca del 10 ... 20% de exceso de aire (Lambda = 1,1 ... 1,2). Un funcionamiento regular del mínimo se obtiene con cerca de Lambda = 1.

Sonda Lambda
La sonda Lambda entrega una información sobre el valor del coeficiente de aire Lambda.
Con Lambda = 1 el catalizador trabaja en modo optimal.
El lado del electrodo de la sonda Lambda está introducida en el flujo de los gas de descarga, el lado interior del electrodo está conectado con el aire externo (fig. 1).


Fig. 1:  disposición de la Lambda en el  tubo gas de descarga
1   Cerámica de la sonda
2   Electrodos
3   Contacto
4   Contacto del alojamiento
5   Tubo gas de descarga
6   Estrato de protección cerámica (poroso)
7   Gas de descarga
8   Aire



La sonda está constituida esencialmente por un cuerpo de cerámica, las cuales superficies están equipadas de electrodos de platino impermeables al gas.
El efecto de la sonda se basa sobre el hecho que el material ceramico es poroso y permite una difusión del oxigeno del aire (electrolito fijo).
La cerámica se vuelve conductiva de altas temperaturas.
Si el nivel de oxigeno sobre los lados de los electrodos es diferente, sobre los electrodos se forma una tensión eléctrica. Con una composición estequiométrica de la mezcla aire-carburante caracterizada por  Lambda = 1 se obtiene una función de salto (fig. 2).
La tensión y la resistencia interior de la sonda están en función de la temperatura.
Un fiable funcionamiento de regulación puede suceder con temperaturas de los gas de descarga de más de  350 °C (sonda no calentada) o de más de 200 °C (sonda calentada).

Fig. 2:  curva característica de la sonda Lambda para temperaturas de trabajo de 600 °C a) Mezcla rica (carencia de aire) b) Mezcla pobre (exceso  de aire)

Sonda Lambda calentada
El principio constructivo de la sonda Lambda calentada (fig. 3) corresponde a esa de la sonda no calentada.
La cerámica activa de la sonda está calentada por el interior mediante un elemento calentador en modo que mismo con temperatura de los gas de descarga todavía bajos, la temperatura de la cerámica de la sonda sea suficiente para el funcionamiento.
El calentamiento de la sonda reduce el tiempo de puesta en marcha hasta la inserción de la regulación y asegura el funcionamiento de regulación mismo con los gas de descarga  fríos (por ejemplo en el régimen del mínimo). Sondas calentadas tienen tiempos de reacción más breves, con ventajas de la velocidad de regulación.