Oxygenní senzor živí koncentrační informace o smíšeném plynu na ECU detekcí obsahu kyslíku ve výfukovém plynu motoru a je nainstalován na výfukovém potrubí před trojcestným katalyzátorem.

Citlivým prvkem kyslíkového senzoru používaného k generování napěťového signálu je zirkonium oxid (Zro2), který má na vnějším povrchu vrstvu platiny a vrstvu keramiky na vnější straně platiny pro ochranu platinové elektrody. Vnitřní strana snímacího prvku kyslíkového senzoru je vystavena atmosféře a vnější strana prochází výfukovým plynem vypouštěným motorem. Pokud je teplota senzoru nad 300 ℃, pokud je obsah kyslíku na obou stranách zcela odlišný, bude na obou stranách generována elektromotorická síla. Obsah kyslíku ve vnitřku senzoru je vysoký, protože je ventilován do atmosféry. Když je směs tenká, obsah kyslíku ve výfukových plynech je vysoký. Rozdíl obsahu kyslíku mezi oběma stranami senzoru je velmi malý, takže elektromotorická síla generovaná tím, že je to, je také velmi malá (asi 0,1 V). Když je však směs příliš bohatá, obsah kyslíku ve výfukových plynech je velmi malý, rozdíl v koncentraci kyslíku mezi oběma stranami citlivého prvku je velký a generovaná elektromotorická síla je také velká (asi 0,8 V). Ohřívač uvnitř kyslíkového senzoru se používá k zahřívání citlivého prvku tak, aby mohl fungovat normálně.

Pokud senzor kyslíku nemá žádný výstup signálu nebo výstupní signál je abnormální, zvýší spotřebu paliva a znečištění výfukových plynů motoru, což povede k nestabilní rychlosti nečinnosti, vynechání a chatování. Běžné poruchy kyslíkového senzoru jsou:

1) Otrava manganem. Ačkoli se olověný benzín již nepoužívá, antiknock činidlo v benzínu obsahuje mangan a manganové ionty nebo mangalátové ionty po spalování povede k povrchu kyslíkového senzoru, takže nemůže produkovat normální signály.

2) Ukládání uhlíku. Po uložení uhlíku na uhlík je nelze vytvořit povrch platinového listu kyslíkového senzoru.

3) Neexistuje žádný výstup signálního napětí v důsledku špatného kontaktu nebo otevřeného obvodu ve vnitřním obvodu kyslíkového senzoru.

4) Keramický prvek kyslíkového senzoru je poškozen a nemůže generovat normální napěťový signál.

5) Odolný vodič ohřívače snímače kyslíku je spálen nebo jeho obvod je rozbitý, což způsobuje, že kyslíkový senzor není schopen rychle dosáhnout normální pracovní teploty.