Todos os carros novos e a maioria dos que foram fabricados depois de 1980 nos Estados Unidos e de 1992 no Brasil possuem um sensor de oxigênio, conhecido também por sonda lambda. O sensor faz parte do sistema de controle de emissões e envia dados para o computador de gerenciamento do motor. O objetivo do sensor é ajudar o motor a funcionar da forma mais eficiente possível e produzir o mínimo de emissões.

Um motor queima combustível na presença de oxigênio (veja Como funcionam os motores de carros) para mais informações. Acontece que há uma proporção específica de ar e de combustível "perfeita", que no caso da gasolina é 14.7:1. É importante lembrar que combustíveis diferentes, como o etanol (álcool etílico), em que esta proporção é de 9:1. A proporção depende da quantidade de hidrogênio e de carbono encontrada em uma determinada quantidade de combustível. Se houver menos ar do que esta proporção perfeita, haverá sobra de combustível depois da combustão. Isso é chamado de mistura rica. As misturas ricas são ruins porque o combustível que não foi queimado gera poluição. Ao contrário, se houver mais ar do que esta proporção perfeita, então haverá oxigênio em excesso. Isso é chamado de mistura pobre. Uma mistura pobre tende a produzir mais poluentes de óxidos de nitrogênio (o óxido e o dióxido de nitrogênio) e, em alguns casos, pode provocar baixo desempenho e até danos ao motor.

O sensor do oxigênio é posicionado no escapamento e pode detectar as misturas ricas e pobres. O mecanismo da maioria dos sensores envolve uma reação química que gera uma voltagem. O computador do motor verifica a voltagem para determinar se a mistura é rica ou pobre e regula o combustível para que entre na quantidade certa no motor.

O motor precisa do sensor de oxigênio porque a quantidade de oxigênio que o motor pode extrair depende de diversos fatores, como a altitude, a temperatura do ar e do motor, a pressão barométrica, a posição do acelerador, etc.

Quando o sensor do oxigênio falha, o computador não pode mais reconhecer a proporção de ar-combustível, portanto ele interrompe a avaliação. Seu carro passa a ter um desempenho ruim e normalmente gasta mais combustível do que o necessário.

Esses links o ajudarão a aprender mais:

• Como funcionam os computadores do carro
• Como funcionam os motores de carros
• Como funcionam os catalisadores
• Qual a função do computador de bordo de um carro?
• Como o óxido nitroso melhora o desempenho de um motor?
• Sistemas gerais de emissão (em inglês) 
• Sensores de oxigênio Bosch (em inglês)
• Patente nº 5.518.603: sensor de oxigênio e um processo para sua produção - explica o sensor comum de zircônia (em inglês)