Katalizator trójfunkcyjny nie zawsze z tą samą sprawnością redukuje szkodliwe substancje (CO, HC i NOX) znajdujące się w gazach spalinowych. Największą sprawność uzyskuje wtedy, gdy współczynnik nadmiaru powietrza, w mieszance paliwowo-powietrznej, oscyluje w granicach 0,997Ö1,003. Dlatego w celu zapewnienia maksymalnej sprawności katalizatora system sterowania silnikiem musi utrzymywać właściwy skład mieszanki.

Do kontroli składu mieszanki paliwowo-powietrznej wykorzystywana jest sonda lambda. Sonda ta nie mierzy jednak współczynnika nadmiaru powietrza w sposób bezpośredni. Mierzy natomiast zawartość tlenu w spalinach. Współczynnik nadmiaru powietrza określany jest więc pośrednio, na podstawie pomiaru ilości tlenu obecnego w spalinach silnika. Jeśli, mimo podania przez wtryskiwacz właściwej ilości paliwa, z jakichś powodów nie zostanie ono prawidłowo spalone, to w spalinach pojawi się nadmierna ilość HC i CO przy sporej zawartości nie wykorzystanego tlenu. Sonda lambda przekaże więc sygnał odpowiadający mieszance ubogiej, co przecież nie jest prawdą. Sterownik na podstawie sygnału z sondy lambda wzbogaci mieszankę, która przecież miała właściwy skład, tylko została źle spalona.

Rys. 1. Zależność sprawności katalizatora od współczynnika nadmiaru powietrza l

W czasie diagnozowania silnika należy zawsze pamiętać o tym, że spaliny są produktem spalania mieszanki paliwowo-powietrznej, a skład tej mieszanki może być poprawnie oceniany na podstawie zawartości tlenu w spalinach tylko wtedy, gdy proces spalania w każdym z cylindrów będzie przebiegał prawidłowo. Jakość procesu spalania zależy od wielu czynników. Najważniejsze z nich to:
- jakość mieszanki paliwowo-powietrznej (określana przez następujące parametry: współczynnik składu mieszanki, homogeniczność, jednorodność)
- warunki zapłonu mieszanki (energia iskry, kąt wyprzedzenia zapłonu itd.)
- ciśnienie sprężania w cylindrze
- fazy rozrządu silnika

a)	b)
Rys. 2. Skład mieszanki w poszczególnych cylindrach czterocylindrowego silnika: a - silnik idealny, b - w każdym cylindrze inny skład mieszanki
a)	b)
Rys. 3. Wpływ ingerencji sondy lambda na skład mieszanki paliwowo-powietrznej w cylindrach silnika: a - bez udziału sondy lambda, b - po ingerencji sondy lambda

Jeśli w każdym cylindrze jakość procesu spalania jest prawidłowa, to każdy z cylindrów musi dostarczać spaliny o jednakowej zawartości CO, HC i NOx oraz wolnego tlenu. W takich warunkach istnieje prawidłowa relacja pomiędzy zawartością tlenu w spalinach a ilością pozostałych składników toksycznych. Można zatem, regulując ilość tlenu w spalinach (przez zwiększanie i zmniejszanie dawki wtryskiwanego paliwa), sterować ilością pozostałych składników toksycznych. Jeżeli choćby jeden z czynników warunkujących właściwą jakość spalania nie jest spełniony, to sonda lambda oceniająca skład mieszanki na podstawie ilości tlenu w spalinach generuje sygnał nierzetelny, nieodpowiedni do rzeczywistego składu mieszanki. W idealnym silniku wygląda to tak, jak pokazano na rys. 2a, przedstawiającym emisję CO oraz skład mieszanki w poszczególnych cylindrach czterocylindrowego silnika. Wszystkie kolumny pokazujące wartość współczynnika składu mieszanki są równe, lambda mieści się w zakresie 0,97-1,03 i zapewnia (przy sprawnym katalizatorze) osiągnięcie poziomu emisji tlenku węgla CO poniżej 0,5%. Silnik pracuje płynnie i równo, a właściwa wartość współczynnika lambda pozwala uzyskać właściwą emisję pozostałych toksycznych składników spalin HC i NOx. W związku z tym, w spalinach znajdują się takie ilości CO, HC i NOx, które mogą być w wyniku reakcji chemicznych (utleniania i redukcji), przebiegających na powierzchni czynnej katalizatora, ăprzerobioneÓ na CO2 , H2O i N2.

Niestety idealny obraz pokazany na rys. 2a jest w eksploatacji możliwy do osiągnięcia jedynie wtedy, gdy wszystkie elementy mechaniczne silnika, elementy układu wtrysku oraz zapłonu odpowiedzialne za prawidłowy przebieg spalania są na każdym z cylindrów w idealnej sprawności.

Rys. 2b pokazuje przypadek, w którym - z powodu złego stanu technicznego wtryskiwaczy, układu zapłonowego itd. - proces spalania na każdym z cylindrów przebiega inaczej, a co za tym idzie - ilość wolnego tlenu w spalinach silnika jest na każdym cylindrze inna. Silnik pracuje wtedy nierównomiernie (zwłaszcza na biegu jałowym), traci moc i zużywa więcej paliwa. Wskazania sondy lambda są jednak nadal poprawne! Dzieje się tak dlatego, że sonda lambda mierzy wartość średnią dla wszystkich czterech cylindrów. Nie mierzy AFR dla każdego cylindra osobno. Średni współczynnik nadmiaru powietrza ma nadal wartość równą 14,7:1 (tak samo jak w silniku idealnym), mimo że w żadnym z cylindrów takiej wartości nie osiągnięto.

Oznacza to, że mimo właściwej wartości średniej współczynnika nadmiaru powietrza AFR, emisja składników toksycznych w spalinach każdego cylindra jest inna. Ilość powstających w cylindrach związków toksycznych CO, HC i NOx, z powodu niewłaściwych proporcji między nimi, nie zapewnia redukcji na założonym poziomie, ponieważ katalizator nie jest w stanie przerobić produkowanych w cylindrach w nadmiernej ilości CO i HC na CO2 i H2O, gdy w spalinach nie ma wystarczającej ilości NOx. I odwrotnie. Nie może zredukować NOx, gdy nie ma wystarczającej ilości HC i CO. W takiej sytuacji diagności i mechanicy szukają przyczyn problemów w zupełnie innym miejscu, gdyż po sprawdzeniu sygnału sondy lambda (który nadal jest prawidłowy) błędnie zakładają, że mieszanka paliwowo-powietrzna jest tworzona i spalana w sposób właściwy. To częsty błąd. Należy zawsze pamiętać, że mimo prawidłowych wskazań sondy lambda skład mieszanki w poszczególnych cylindrach może wyglądać identycznie jak na rys.2b.

Jeśli z taką usterką silnik jest eksploatowany przez dłuższy czas, sonda lambda coraz wolniej pracuje z powodu powlekania się nagarem powstającym z nadmiaru nie spalonego paliwa. Rozpoczyna się proces zapychania katalizatora. Jeśli różnice są wystarczająco duże, mogą powodować uszkodzenia sondy lambda i całkowite zapychanie katalizatora, a nawet uszkodzenia denka tłoka w wyniku przewlekłego spalania ubogiej mieszanki (cylinder 1, rys. 2b).

Brak możliwości indywidualnej oceny każdego cylindra przez sondę lambda sprawia, że jeśli dwa wtryskiwacze podają właściwą dawkę paliwa (2 i 3), a dwa, wyniku odkładania się nagarów we wnętrzu wtryskiwacza, podają zbyt mało paliwa (1 i 4), to sonda lambda przekazuje do sterownika sygnał o tym, że mieszanka jest niewłaściwa (rys. 3a). W tym przypadku zbyt uboga. Sterownik tak długo zwiększa dawkę (na wszystkich cylindrach jednakowo), aż średnia ilość tlenu w spalinach będzie dokładnie taka sama jak w silniku idealnym. Mimo właściwego sygnału z sondy lambda w żadnym z cylindrów nie ma właściwego składu mieszanki paliwowo-powietrznej. Silnik pracuje nierównomiernie, zużywa więcej paliwa i rozwija mniejszą moc. Zatem w wyniku zadziałania, na podstawie wskazań sondy lambda, obwodu regulacji dawki paliwa, dawka korygowana jest w taki sposób, że cylindry do tej pory pracujące prawidłowo zaczynają pracować źle (rys. 3b). W efekcie, mimo dwóch sprawnych wtryskiwaczy, mamy sytuację identyczną jak na rys. 2b, gdzie w żadnym z cylindrów nie uzyskano prawidłowego składu mieszanki.

W efekcie, mimo ewidentnych niesprawności, sygnał sondy lambda jest prawidłowy, a układ samodiagnozy nie rejestruje żadnych usterek. Dlatego nie można oceniać procesu tworzenia i spalania mieszanki paliwowo-powietrznej wyłącznie na podstawie sygnału sondy lambda. W przypadku występowania usterek w układzie paliwowym, zapłonowym i w mechanizmach silnika odpowiedzialnych za przebieg tworzenia i spalania mieszanki, sygnał sondy raczej wprowadza w błąd, niż pomaga w zlokalizowaniu usterki. Zatem nie jest możliwe rozwiązanie tego typu problemów bez prawidłowej obsługi i wiarygodnych metod kontroli wtryskiwaczy, weryfikacji układu zapłonowego, pomiaru ciśnienia sprężania, kontroli faz rozrządu itd.