Audi Workshop Service and Repair Manuals

Oxygen Sensor: Description and Operation

Oxygen Sensor (Heated)

Oxygen Sensor Output Voltage vs. Air/Fuel Ratio

    An Oxygen sensor is installed in the exhaust manifold where it can monitor the oxygen content of the exhaust gas. The sensor has a hollow Zirconia
element with a Platinum coating on its inside and outside surfaces. The open end of the element is exposed to the atmosphere and its surface is connected
to the ECU, while the closed end protrudes into the exhaust stream and its surface is connected to ground. Oxygen reacts with the coated surfaces of the
element, generating a voltage potential whenever there is a difference between the concentration of oxygen reacting with the inner and outer surfaces.
The greater the difference, the greater the voltage potential, up to a maximum of 1.0 volt. The ECU measures this voltage, determines the concentration
of Oxygen in the exhaust, and adjusts the air/fuel ratio accordingly. Therefore, a low voltage (300 millivolts or less) indicates a high concentration of
Oxygen in the exhaust gas (lean air/fuel ratio) and the ECU commands the fuel system to meter additional fuel into the engine (rich command). A high
voltage (600 millivolts or more) indicates a low concentration of Oxygen in the exhaust (rich air/fuel ratio) and the ECU commands the fuel system to
reduce the amount of fuel delivered to the engine (lean command). Under normal conditions, with all systems operating properly, the voltage from the
Oxygen sensor will vary continuously between 300 and 600 millivolts (0.3 and 0.6 volts) and the average concentration of Oxygen in the exhaust will be
between 0 and 1%. The Oxygen sensor element only reacts efficiently with Oxygen if the temperature of the element is around 300~C (575~F) or hotter.
An electrical heating element is incorporated into the Oxygen sensor to help warm it up to operating temperature more quickly and maintain its
temperature during times when the sensor may cool off, such as prolonged idle or decelerating.