Senzor kisika hrani podatke koncentracije mješovitih plina na ECU otkrivajući sadržaj kisika u ispušnom plinu motora, a ugrađen je na ispušnu cijev prije trosmjerne katalizatora.

Osjetljiv element senzora kisika koji se koristi za generiranje naponskog signala je cirkonijum-dioksid (ZRO2), koji na njenoj vanjskoj površini ima sloj platine, te sloj keramike na vanjskoj strani platine. Unutarnju stranu osjetljivog elementa senzora kisika izložen je atmosferi, a vanjska strana prolazi kroz ispušni plin koji je izbacio motor. Kada je temperatura senzora iznad 300 ℃, ako je sadržaj kiseonika s obje strane sasvim drugačiji, na obje strane će se generirati elektromotalna sila. Sadržaj kisika u unutrašnjosti senzora je visok jer je prozračen u atmosferu. Kad je smjesa tanka, sadržaj kisika u ispušnom plinu je visok. Razlika u sadržaju kisika između dvije strane senzora vrlo je mala, tako da je elektromotalna sila koju generira i vrlo mala (oko 0,1 V). Međutim, kada je smjesa previše bogata, sadržaj kisika u ispušnom plinu vrlo je mali, razlika za koncentraciju kisika između dvije strane osjetljivog elementa je velika, a generirana elektromotalna sila također je velika (oko 0,8 V). Grijač unutar senzora kisika koristi se za zagrijavanje osjetljivog elementa tako da može normalno raditi.

Ako senzor kiseonika nema signalni izlaz ili je izlazni signal nenormalan, povećat će potrošnju goriva i zagađenje izduvnih gasova motora, što rezultira nestabilnom brzinom praznog hoda, zastora i brbljanja. Uobičajene greške senzora kisika su:

1) trovanje mangana. Iako se olovan benzin više ne koristi, antiknock agent u benzinu sadrži mangan, a mangan ioni ili manganiat joni nakon izgaranja će dovesti do površine senzora kisika, tako da ne može proizvesti normalan signal.

2) taloženje ugljika. Nakon površine platine lista senzora kisika nalazi se odložen ugljenikom, normalni naponski signali se ne mogu generirati.

3) Ne postoji izlaz napona signala zbog lošeg kontakta ili otvorenog kruga u unutrašnjem krugu senzora kisika.

4) keramički element senzora kisika je oštećen i ne može generirati normalan napon signal.

5) Otporna žica grijača senzora kisika izgore se ili je njegov krug pokvaren, što senzor kisika ne može brzo doći do normalne radne temperature.