Oksijen sensörü, motor egzoz gazındaki oksijen içeriğini tespit ederek karışan gazın konsantrasyon bilgisini ECU'ya geri gönderir ve üç yollu katalizörden önce egzoz borusuna takılır.

Gerilim sinyali üretmek için kullanılan oksijen sensörünün hassas elemanı, dış yüzeyinde bir platin tabakasına ve platin elektrodu korumak için platinin dışında bir seramik tabakasına sahip olan zirkonyum dioksittir (ZrO2). Oksijen sensörünün algılama elemanının iç tarafı atmosfere maruz kalır ve dış tarafı motor tarafından boşaltılan egzoz gazından geçer. Sensörün sıcaklığı 300°C'nin üzerinde olduğunda, her iki taraftaki oksijen içeriği oldukça farklıysa, her iki tarafta da bir elektromotor kuvvet oluşturulacaktır. Sensörün içindeki oksijen miktarı atmosfere havalandırıldığı için yüksektir. Karışım ince olduğunda egzoz gazındaki oksijen içeriği yüksektir. Sensörün iki tarafı arasındaki oksijen içeriği farkı çok küçüktür, dolayısıyla ürettiği elektromotor kuvvet de çok küçüktür (yaklaşık 0,1V). Bununla birlikte, karışım çok zengin olduğunda egzoz gazındaki oksijen içeriği çok küçüktür, hassas elemanın iki tarafı arasındaki oksijen konsantrasyonu farkı büyüktür ve üretilen elektromotor kuvvet de büyüktür (yaklaşık 0,8V). Oksijen sensörünün içindeki ısıtıcı, hassas elemanın normal şekilde çalışabilmesi için ısıtılması için kullanılır.

Oksijen sensörünün sinyal çıkışı yoksa veya çıkış sinyali anormalse, yakıt tüketimini ve motorun egzoz kirliliğini artıracak, bu da dengesiz rölanti devrine, tekleme ve çatırdamayla sonuçlanacaktır. Oksijen sensörünün yaygın arızaları şunlardır:

1) Manganez zehirlenmesi. Kurşunlu benzin artık kullanılmasa da, benzindeki vuruntu önleyici madde manganez içerir ve yanma sonrasında manganez iyonları veya manganat iyonları oksijen sensörünün yüzeyine yol açarak normal sinyaller üretemez.

2) Karbon birikimi. Oksijen sensörünün platin tabakasının yüzeyi karbonla kaplandıktan sonra normal voltaj sinyalleri üretilemez.

3) Oksijen sensörünün iç devresindeki zayıf temas veya açık devre nedeniyle sinyal voltaj çıkışı yok.

4) Oksijen sensörünün seramik elemanı hasarlıdır ve normal voltaj sinyali üretemez.

5) Oksijen sensörü ısıtıcısının rezistans teli yanmış veya devresi kopmuş, bu da oksijen sensörünün normal çalışma sıcaklığına hızlı bir şekilde ulaşamamasına neden oluyor.