Este determina si la mezcla esta rica o sea que sobra combustible o esta pobre o sea que falta combustible. Un sensor del oxígeno es un generador químico. Éste hace constantemente una comparación entre el oxígeno dentro del múltiple de escape y del aire exterior, fuera del motor. En función de esta comparación se genera una tensión que generalmente está entre 0 y 1100mV.
Su estructura se basa en películas de oxido de circonio estabilizado o titanio. El principio de medida esta relacionado con la conducción iónica de iones oxígeno a través del óxido de circonio, cuando esta alcanza una temperatura mayor que 300°C.
Algunos sensores incorporaran un elemento local de calefacción para alcanzar la temperatura de trabajo.
Todos los motores de combustión interna con chispa necesitan una relación apropiada entre el combustible y el aire para funcionar correctamente. Para la nafta ésta relación es de 14,7 porciones de aire a una porción de combustible. Cuando el motor tiene más combustible que el necesitado, todo el oxígeno disponible se consume en el cilindro y el gas al irse a través del escape, no contiene casi nada de oxígeno. En estas condiciones el sensor genera un voltaje mayor de 450mV.
Por otro lado si el motor tiene menos combustible que el necesario, el oxígeno disponible no se consume totalmente en la explosión. El remanente sale del cilindro y fluye hacia el escape. En este caso, el voltaje del sensor será menor de 450mV.
Mezcla Rica => Tensión mayor a 500mV
Mezcla Pobre => Tensión menor a 400mV
El sensor no comienza a generar tensión hasta que el oxido de circonio alcanza una temperatura de 300C. Antes que esto ocurra, el sensor no es conductor.
Es como si el circuito entre el sensor y el ordenador estuviese abierto.
El punto medio es cerca de 400 o 500mV, que es cuando la mezcla no es ni rica, ni pobre. Un sensor de O2 completamente caliente y trabajando correctamente en un vehículo, no permanecerá en alrededor de 450mV, sino que oscilará entre menos de 200mV a mas de 700mV. O sea está constantemente en un estado de transición entre aproximadamente dichas tensiones.
En muchos coches, el ordenador envía una tensión de polarización de 450mV a través del alambre del sensor de O2. Si el sensor no está caliente por lo que no conducirá, o si el circuito del sensor está abierto por cualquier otro motivo, el ordenador recoge una tensión de entre 400 y 500mV constantes que es la de polarización. La ECU se da cuenta que es la tensión de polarización, ya que no está oscilando, y juzga de que sensor no está listo o anda mal. Entonces pasa a la operación de bucle abierto, y utiliza todos los sensores excepto el O2 para determinar la salida del combustible. Un motor funcionando en bucle abierto, trabaja con una mezcla más rica que lo ideal. Esto se traduce en pérdida de potencia, perdida de economía de combustible y contaminación atmosférica. En condiciones normales con el sensor bastante caliente, el ordenador trabaja en el modo de bucle cerrado. El bucle cerrado es el modo de funcionamiento donde todos los sensores de control de motor, incluyendo el sensor del oxígeno, se utilizan para conseguir la mejor economía de combustible, las emisiones más bajas, y la mejor potencia.
Es importante recordar que el sensor O2 está comparando la cantidad de O2 entre el interior y el exterior del motor. Si se obstruye la toma al exterior ya sea porque se cubre con aceite, el sensor se bloquea, y la comparación ya no es posible.
También puede fallar por degradación del óxido de circonio, por problemas en el calefactor o de cableado. Generalmente cuando el sensor se pone malo, el motor mostrará una cierta pérdida de potencia, y no parecerá responder rápidamente.
El combustible con plomo arruinará el sensor O2 rápidamente. Si por error o por problemas en el cableado, se pone la salida del sensor en cortocircuito, generalmente éste no se dañará. Esto pone a tierra simplemente la tensión de salida (a cero volt). Una vez que se repare el cableado, el circuito funcionará normalmente.
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