Functie
De zuurstofsensor is een instrument voor de controle van de uitlaatgassen van benzine-, diesel- en gasmotoren. Het is een zuurstofconcentratiesensor die het resterende zuurstofgehalte van het uitlaatgas meet en vervolgens een signaal in de vorm van een elektrische spanning naar de motorbesturingseenheid stuurt. Aan de hand van de spanning van de zuurstofsensor kan de regeleenheid detecteren of het mengsel te arm of te rijk is. Als het mengsel te rijk is, verlaagt de regeleenheid de hoeveelheid brandstof in de A/F-verhouding en verhoogt deze als het mengsel te arm is.
De door de zuurstofsensor gemeten waarde stelt de regeleenheid in staat de hoeveelheid ingespoten brandstof aan te passen om een optimaal mengsel te verkrijgen. Dit schept ideale omstandigheden voor de behandeling van de uitlaatgassen in de katalysator Wordt hier rekening gehouden met de motorbelasting. Er kan ook een tweede zuurstofsensor zijn, de diagnostische sensor (na de katalysator). Deze detecteert of de regelsensor (stroomopwaarts van de kat) optimaal functioneert. De regeleenheid kan dan berekenen hoe dit gecompenseerd moet worden.
Configuratie in het uitlaatgassensysteem
In recentere motoren heeft het uitlaatsysteem een zuurstofsensor voor en na de katalysator. De uitlaatgassen stromen over de elektrodezijde van het sensorelement, terwijl de andere in contact staat met de buitenlucht. De buitenlucht fungeert hier als referentie voor de meting van het residuele zuurstofgehalte. Het systeem is vereenvoudigd door de nieuwste generatie zuurstofsensoren, waarbij de tegen de buitenlucht gemeten referentiewaarde is vervangen door een referentiespanning.
Typen zuurstofsensoren
Heden ten dage zijn er in principe twee verschillende typen sensoren: de binaire en de universele uitlaatgaszuurstofsensor (UEGO).
De binaire uitlaatgaszuurstofsensor
Bij bedrijfstemperatuur (vanaf 350 °C) genereert de binaire sensor een verandering in de elektrische spanning, afhankelijk van het zuurstofgehalte in de uitlaatgassen. Hij vergelijkt het resterende zuurstofgehalte in de uitlaat met het zuurstofgehalte van de omgevingslucht en signaleert de overgang van een rijk mengsel (luchtgebrek) naar een arm mengsel (luchtoverschot) en omgekeerd.
De universele uitlaatgaszuurstofsensor
De universele uitlaatgaszuurstofsensor is uiterst nauwkeurig bij het meten van zowel een rijke als een magere lucht/brandstofverhouding. Hij heeft een groter meetbereik en is ook geschikt voor gebruik in diesel- en gasmotoren.
Vandaag de dag worden verwarmde zuurstofsensoren gebruikt om ervoor te zorgen dat de zuurstofsensoren 
sneller op bedrijfstemperatuur komen en daardoor eerder kunnen ingrijpen in het emissiecontroleproces. Verwarmde HEGO-sensoren hoeven niet meer altijd dicht bij de motor te worden geïnstalleerd.
Structuur van zuurstofsensor
Vingersensor
De kern van de vingersensor bestaat uit een vingervormig keramisch element. Het wordt verwarmd door een in de sensor ingebouwd verwarmingselement, aangezien regeling alleen mogelijk is bij een minimum bedrijfstemperatuur van 350 °C. De uitlaatgassen stromen over de elektrodezijde van het sensorelement, terwijl de andere zijde in contact staat met de buitenlucht. De buitenlucht fungeert hier als referentie voor de meting van het restzuurstofgehalte. Om het sensorelement te beschermen tegen verbrandingsresten en condensaat in de uitlaatgassen, is de sensorbehuizing aan de uitlaatgaseinde voorzien van een beschermbuis.
Planaire sensor
De planaire zuurstofsensor wordt vervaardigd met behulp van dikke-film-technologie. De vorm van het sensorelement lijkt op een langwerpige plaat. Zowel de meetcel als het verwarmingselement zijn in deze plaat geïntegreerd, waardoor de sensor sneller zijn bedrijfstoestand bereikt. Ook hier worden geschikte beschermbuizen gebruikt om het sensorelement te beschermen tegen verbrandingsresten en condensaat in de uitlaat.