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氧氣傳感器（Oxygen Sensor，簡稱 O2 Sensor），又稱λ傳感器（Lambda Sensor），係電子燃油噴射引擎控制系統入面用於檢測排氣中氧氣濃度嘅關鍵反饋傳感部件。佢安裝喺引擎排氣管上面，利用陶瓷敏感元件測量排氣管道入面嘅氧電勢，透過化學平衡原理計算出相應嘅氧氣濃度，並將含氧濃度轉換成電壓信號傳送畀引擎 ECU。
氧氣傳感器嘅核心功能係實現空燃比嘅閉環控制。ECU 根據氧氣傳感器反饋嘅電壓信號，判斷而家混合氣係偏濃定係偏稀，進而動態調整噴油量。佢嘅控制目標係將空燃比精確維持喺理論值14.7:1（过量空氣係數λ≈1）附近。只有喺理論空燃比附近，三元催化轉換器先至對一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）同氮氧化物（NOx）三種有害氣體同時保持最高嘅轉換效率。所以，氧氣傳感器係確保引擎燃燒效率、降低尾氣排放同維持燃油經濟性嘅核心部件。
按安裝位置劃分，氧氣傳感器分為前氧氣傳感器（上游氧氣傳感器）同後氧氣傳感器（下游氧氣傳感器）兩類。
前氧氣傳感器安裝喺三元催化轉換器前面，佢嘅作用係檢測引擎喺唔同工況下嘅空燃比，ECU 根據該信號調整噴油量同點火時間。前氧氣傳感器係空燃比閉環控制嘅主要依據。
後氧氣傳感器安裝喺三元催化轉換器後面，佢嘅主要任務係監測三元催化轉換器嘅工作狀況。正常運作時，三元催化器將廢氣入面嘅有害物質轉換，後氧氣傳感器檢測到嘅氧含量應明顯低過前氧氣傳感器。若前後氧氣傳感器信號波形高度相似，則表明催化器嘅儲氧能力已經嚴重下降。
按材料劃分，氧氣傳感器主要分為二氧化鋯（ZrO₂）式同二氧化鈦（TiO₂）式兩類。二氧化鋯式係而家應用最廣泛嘅類型，佢嘅基本元件係氧化鋯陶瓷管，工作原理類似於電池——利用氧化鋯內外兩側嘅氧濃度差產生電位差，濃度差越大，電位差越大。二氧化鈦式則利用二氧化鈦材料嘅電阻值隨排氣中氧含量變化而變化嘅特性工作，又稱電阻型氧氣傳感器。
按信號特性劃分，氧氣傳感器仲可分為窄域型（躍變式）同寬域型（寬頻帶式）。窄域型僅喺理論空燃比附近產生電壓突變；寬域型則可喺較寬嘅混合氣範圍內連續監測氧含量，支持超稀薄燃燒條件下嘅精準控制。
二氧化鋯式氧氣傳感器嘅核心元件係氧化鋯陶瓷管（固體電解質），佢嘅內外表面覆蓋鉑電極。傳感器頭部伸入排氣管入面，尾部暴露喺大氣中。
當傳感器溫度達到300℃以上時，氧化鋯開始具備離子導電性。喺高溫及鉑嘅催化作用下，帶負電嘅氧離子吸附喺氧化鋯套管嘅內外表面上。由於大氣中嘅氧氣濃度（21%）遠高於廢氣中嘅氧氣濃度，套管內外兩側吸附嘅氧離子數量唔同，兩側嘅離子濃度差產生電動勢。
當混合氣過濃時，廢氣中氧含量極低，內外氧濃度差大，輸出電壓接近0.9V。當混合氣過稀時，廢氣中殘留氧氣較多，濃度差減細，輸出電壓接近0.1V。ECU 根據呢個電壓信號嘅波動（通常係喺 0.1V 至 0.9V 之間快速跳變），實時判斷混合氣濃度並調整噴油量，令空燃比始終維持喺理論值附近。
現代車輛普遍採用加熱式氧氣傳感器，內置加熱組件可令傳感器喺冷啟動後快速達到工作溫度。
氧氣傳感器常見嘅故障模式主要包含以下幾種。
化學中毒係最常見嘅失效模式。汽油入面嘅鉛、硫、磷等雜質，以及潤滑油入面嘅矽化合物燃燒後生成嘅二氧化矽，會同傳感器入面嘅貴金屬催化劑發生不可逆嘅化學反應，令佢失去活性。使用含鉛汽油時，新嘅氧氣傳感器僅能運作幾千公里即失效。
積碳堵塞同樣常見。引擎燃燒不充分產生嘅積碳會堆積喺氧氣傳感器表面，阻礙外部空氣進入傳感器內部，令輸出信號失真。
陶瓷碎裂都係故障原因之一。氧氣傳感器嘅陶瓷元件硬而脆，受到外力敲擊或強烈氣流衝擊時可能碎裂，導致傳感器無法正常工作。
氧氣傳感器失效後，ECU 無法獲得準確嘅空燃比反饋信號，將導致油耗增加、怠速不穩、加速無力、尾氣排放超標等症狀。故障燈隨之點亮。常見相關故障碼包括 P0420（催化器效率低於閾值）等。
診斷氧氣傳感器故障通常採用以下方法。使用診斷儀讀取故障碼係最直接嘅手段；用示波器讀取氧氣傳感器電壓信號，正常時電壓應喺 0.1V 至 0.9V 之間快速波動，波動頻率約每 10 秒 8 至 10 次；測量氧氣傳感器加熱器電阻同供電電壓可判斷加熱元件是否正常；觀察傳感器頂尖顏色亦可以輔助判斷——正常為淺灰色，黑色表示積碳，白色或棕色則提示中毒。
氧氣傳感器冇嚴格嘅固定更換週期，但行業普遍建議行駛 10 萬公里左右進行更換。對於輕度積碳，可使用專用清洗劑（如 5% 至 10% 嘅鹽酸三氯化鐵溶液）浸泡清洗；若已經中毒或陶瓷碎裂，則無法修復，只能更換。更換時應選用正規渠道嘅正品配件。截至 2026 年 7 月，行業標準QC/T 803-2017《車用氧氣傳感器》 對車用氧氣傳感器嘅技術要求同試驗方法作出咗明確規定。
