O2 Sensor (ออกซิเจน เซ็นเซอร์) ตัวจับค่าออกซิเจน ในไอเสีย เป็นตัวตรวจวัดความสมบูรณ์ในการเผาไหม้เชื้อเพลิง ในเครื่องยนต์ โตโยต้านนทบุรี จะอธิบายการทำงานของอุปกรณ์ตัวนี้

อากาศโดยทั่วไปจะมีออกซิเจนอยู่ 21 % แต่ในไอเสียรถยนต์ ที่เผาไหมดี จะมีปริมาณออกซิเจนอยู่ที่ 1-2 % ทั้งนี้ขึ้นอยู่ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ซึ่งเครื่องนี้จะอ่านค่าออกซิเจนในทางเดินไอเสีย และส่งค่าไปยังกล่องสมองกลเพื่อคำนวณว่าเครื่องยนต์มีประสิทธิภาพเผาไหม้ไอดีอย่างไร
O2 Sensor สร้างขึ้นด้วยกระเปาะหลอดทรงถ้วย ซ้อนกันสองชั้น เปลือกของหลอดทำด้วยทองคำขาวที่มีรูพรุนและระหว่างเปลือก 2 ชั้นจะบรรจุเซรามิกที่นำไฟฟ้าได้ไว้

ตัวเซ็นเซอร์นี้จะถูกขันติดเข้าไปในทางเดินท่อไอเสีย ด้านหน้าของ แคทาลิติกคอนเวิร์ตเตอร์ เพื่อให้ส่วนที่เป็นกระเปาะเข้าไปรับไอเสีย และส่วนท้ายกระเปาะอยู่นอกทางเดินไปเสียเพื่อให้สายไฟมาเสียบต่อเข้ากับกล่องสมองกล

การทำงาน
เมื่อไอเสียไหลเข้าในกระเปาะ จนถึงเปลือกชั้นในของกระเปาะ ตัว O2 Sensor จะมีการเปรียบค่ากันระหว่างออกซิเจนในไอเสียกับออกซิเจนภายนอก ส่งผลให้เกิด ions ขึ้นภายในเซรามิกที่กั้นไว้ ซึ่ง ions เป็นอะตอมที่มีค่าความต่างของกระแสบวกและกระแสลบ และจะสร้างกระแส Voltage ขึ้น ยิ่งความต่างของออกซิเจนในไอเสียกับอากาศภายนอกมากเท่าไหร่ ions ก็ยิ่งมาก และกระแส Voltage ก็จะมากตามไปด้วย
กระแส Voltage ที่ได้จะส่งไปยังกล่องสมองกล เพื่อวัดค่าว่ากระแสอยู่ในระดับที่ควรเป็นหรือไม่ โดยปกติกระแสที่ปล่อยจากตัวออกซิเจนเซนเซอร์ จะมีค่า 0.2 - 0.9 โวลต์ และกล่องสมองกล จะจ่ายเชื้อเพลิงให้ตามอัตราข้อมูลที่ได้รับ ซึ่งถ้าค่าโวลต์ที่ได้รับมีมากแสดงว่า ส่วนผสมของเชื้อเพลิงมีน้อยเกินไป และถ้าถ้าค่าโวลต์มีน้อย แสดงว่าส่วนผสมของเชื้อเพลิงมีมากเกินไป

ออกซิเจนเซ็นเซอร์แบบนี้บางครั้งจะเรียกว่า narrow-range oxygen sensor เพราะการที่ตัวจับสัญญาณเปลี่ยนค่าเร็วมาก วินาทีละ 5-7 ครั้ง ในสภาพเครื่องปกติ ผู้ขับจึงรู้สึกว่ารถเดินเรียบนั่นเอง