Чувствительный элемент датчика кислорода находится в потоке отработавших газов. При достижении датчиком рабочих температур, превышающей 360 град.С, он действует как генератор, выдавая быстро изменяющееся напряжение, колеблющееся между 10 и 1000 милливольт. Это выходное напряжение  зависит от концентрации кислорода в отработавших газах в сопоставлении с опорными данными о содержании кислорода в атмосфере, поступающими с  элемента конструкции датчика, служащего для определения концентрации атмосферного кислорода. этот элемент представляет собой полость, соединяющуюся с атмосферой через небольшое отверстие в металлическом наружном кожухе датчика.   Когда датчик находится в холодном состоянии он не выдаёт никакого напряжения или медленно изменяющиеся напряжение которое нельзя использовать. Кроме того с холодном состоянии внутреннее электрическое сопротивление датчика чрезвычайно высоко и составляет много миллионов Ом. Поскольку для эффективной работы датчик должен иметь температуру не менее 360 град.С, он снабжен установленным внутри электрическим нагревательным элементом, служащим для быстрого подогрева датчика после пуска двигателя. Питание на данный нагревательный элемент подаётся из системы электропитания автомобиля при включённом зажигании автомобиля. Электронный блок управления постоянно подаёт на цепь датчика стабильное опорное напряжение 450 милливольт с очень низким током. Когда датчик имеет холодное состояние и не выдаёт никакого напряжения, ЭБУ "видит" только указанное стабильное опорное напряжение. По мере прогрева датчика при работающем двигателе его внутреннее сопротивление уменьшается, и он начинает выдавать быстро меняющееся напряжение, которое перекрывает выдаваемое ЭБУ стабильное опорное напряжение. Когда ЭБУ "видит" изменяющееся напряжение, ему становится известным что датчик прогрелся, и его выход готов для применение в целях "тонкой настройки". ЭБУ следит за выходами за пределы диапазонов среднего напряжения (приблизительно 300-600 милливольт) для принятия решения о переходе  на режим управления по замкнутой петле обратной связи.

   Из брошюры РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЕЙ:

      Двигатель на автомобиле с системой впрыска топлива при наличии нейтрализатора и датчика концентрации кислорода работает исправно в том случае, если используется только неэтилированный бензин. Этилированный бензин в короткий срок выводит из строя данные элементы, появляется дымный выхлоп и резко возрастает расход топлива. Нейтрализатор может выйти из строя и в случае пропусков в системе зажигания, так как в этом случае чистое топливо будет поступать в нейтрализатор, и температура в нем резко возрастет, что вызовет появление трещин в керамическом блоке. Поэтому регулярно выполняйте все предписанные сервисной книжкой работы по уходу за системой зажигания. По этой же причине не производите запуск двигателя буксировкой.

     В связи с тем, что нейтрализатор имеет высокую температуру, следите при парковке автомобиля, чтобы под нейтрализатором не оказалась сухая трава или другой горючий материал (ветошь, стружки и т. д.).

    Считать, будто борьба за чистоту воздуха - дело пустое, может только житель барокамеры. Горожане давно вдыхают удушливый желтый угар, львиную долю которого “дарят” автомобили. Недаром нормы токсичности выхлопа с каждым годом ужесточаются. Конструкторы оттачивают двигатели под “чистый” выброс и экономичность в ущерб мощностным показателям, многократно усложняя его. А чем больше узлов в механизме, тем больше вероятность его поломки.

       Снижать уровень токсичности помогает каталитический нейтрализатор (или просто катализатор) в системе выпуска. Делать выхлоп максимально чистым он может только при соблюдении ряда условий. Одно из них - стехиометрическое соотношение топливной смеси, когда на каждую часть бензина приходится 14,7 части воздуха.

      У исправного впрыскового автомобиля расход топлива зависит в основном от длительности импульсов форсунок. Ее задает блок управления двигателем. При работе мотора блок собирает информацию с датчиков, обрабатывает ее и открывает форсунки. Однако точное количество “впрыснутого” бензина неизвестно - инжекторы засоряются, может измениться давление топлива в магистрали или плотность воздуха... Для четкой работы двигателя “мозгам” нужна обратная связь -необходимо знать, как прошло горение в цилиндрах. За эту информацию отвечает лямбда-зонд, или датчик кислорода. Если сигнал на нем слабый - значит, в отработавших газах избыток кислорода, то есть смесь бедная. Контроллер немедленно увеличит время открытия форсунок. При избыточно богатой смеси длительность импульса форсунок снижается. Таким образом, состав топливной смеси в работающем двигателе корректируется ежесекундно (а то и чаще).

      В некоторых современных иномарках установлено несколько лямбда-датчиков. Тогда блок управления не просто изменяет продолжительность импульсов одновременно на всех инжекторах, но и контролирует состав смеси в каждом цилиндре (или группе цилиндров) отдельно. Кроме того, контроллер отслеживает состояние каталитических нейтрализаторов (и их бывает несколько). Для этого в выпускной трубе после катализаторов стоят.., датчики кислорода! Таким образом, в автомобиле с многоцилиндровым двигателем порой насчитывается более десятка лямбда-зондов. Выходят из строя они практически одновременно. Но в большинстве неновых иномарок, прописанных в России, датчик всего один.

      Этилированный бензин, “текущие” колпачки, изношенные поршневые кольца, а также бутылочки с яркими этикетками, содержимое которых заботливые владельцы так любят заливать в бак, могут “убить” датчик в считанные дни. Уровень сигнала с него снижается, контроллер решает, что смесь бедная, и обогащает ее. В итоге расход топлива растет, а катализатор потихоньку забивается.

     Столкнувшись с проблемой непомерного аппетита машины и сообразив, что виновен датчик кислорода, умелец поступает просто (знай наших!): сдергивает провода! Теперь сигнала с датчика нет вообще. Контроллер “понимает”, что датчик приказал долго жить, зажигает лампочку “Check” (не на всех моделях, поскольку неисправность считается мелкой) и включает обходную программу. Задача этой программы - несмотря ни на что (включая расход топлива), добраться до места ремонта. Тут на заправках не сэкономить. Попытка сымитировать сигнал от датчика не лучше - компьютер, обнаружив, что сигнал с лямбда-зонда не меняется со временем, решает, что он испорчен. Далее - по проторенной дорожке, как при выдергивании проводов.

    Что же делать, если расход топлива резко подскочил? Первым делом - измерить уровень СО во всех режимах двигателя. Если он укладывается в технические нормы для автомобиля (но не требования ГОСТа - он для впрысковых машин излишне либерален!), то двигатель в перерасходе не виноват - ищите другую причину. Может, вы просто ездите на спущенных колесах или темперамент вносит свою лепту?

    Если двигатель работает неустойчиво на холостом ходу, норовя заглохнуть, а свечи черные, но прогретый ведет себя примерно -виноват, скорее всего, датчик кислорода -прогревшись, он начинает работать нормально (могут быть и другие причины такой неисправности, но вероятность их много ниже). Убедиться в этом можно, лишь проверив сам датчик, а для этого нужны специальные приборы -уж больно слаб сигнал с него, обычный тестер не подойдет.

    Во всем мире поступают просто: заменяют датчик новым (а это 200-300 долларов). У нас, как всегда, собственные пути: можно приобрести датчик подешевле, от другой машины. (Все датчики одинаковы; “мерседесовский”, от “Тойоты” или “десятки” различаются монтажными размерами да разъемом.) Можно купить оригинальный датчик б/у, что чревато пустыми тратами: на нем не написано, в каком он состоянии, а проверить его сумеете только на автомобиле. А можно... восстановить старый!

    Во Владивостоке технология “оживления” лямбда-зонда уже отработана. Оказывается. достаточно продержать датчик десять минут в ортофосфорной кислоте при комнатной температуре, затем промыть водой - и он снова в строю. Правда, сигнал восстанавливается не сразу, а через час-полтора работы двигателя.  Для промывки датчик лучше вскрыть. На токарном станке тонким резцом срезают у самого основания колпачок с отверстиями. Датчик (он представляет собой керамический стержень с напыленными платиновыми полосками) окунают в кислоту. Кислота разрушает нагар и свинцовую пленку на поверхности стержня. Важно не передержать датчик - могут разрушиться токопроводящие платиновые электроды. Зачищать его шкуркой или другим абразивом нельзя по той же причине. Очистив стержень от токопроводящей пленки, его промывают в воде и крепят колпачок каплей нержавеющей проволоки аргоновой сваркой.

      Ученые из дальневосточного отделения РАН предлагают другой путь восстановления - более сложный и весьма надежный. Как известно из физики, плотность тока в газах определяется концентрацией ионов, их подвижностью и величиной заряда. В выхлопных газах ионы образуются от нагрева. Поскольку температура (стало быть, подвижность ионов) и напряженность поля (на электроды подается напряжение 1 В) известны, выходные его характеристики зависят лишь от концентрации ионов. Их замеряют осциллографом и частотомером (около 2 МГц). Далее на ультразвуковом диспергаторе в эмульсионном растворе проводится “мягкая зачистка” напыленных электродов. Возможен электролиз вязких металлов, осевших на их поверхности. При этом учитываются конструктивные особенности зонда и материал (металлокерамика или фарфор) с напылением малоинерционных металлов (платина, барий, цирконий и пр.). Восстановленный датчик испытывают приборами и устанавливают на автомобиль. Операцию можно проводить многократно.

Так российские инженеры и ученые доказали справедливость пословицы: “Голь на выдумки хитра”, сумев разработать простую и остроумную технологию.