Brevet FR2462707A1 — publié le 19810213

La présente invention se rapporte à un dispositif de production d'un signal pour le réglage par réaction du rapport air/carburant d'un mélange air-carburant amené à un moyen de combustion, comme les chambres de combustion d'un moteur à combustion interne, en se basant sur la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement à la sortie du moyen de combustion. Dans les moteurs à combustion interne récents, en particulier les moteurs automobiles, s'est développée une tendance marquée à contrôler minutieusement le rapport de mélange air/carburant afin d'améliorer les efficacités des moteurs et de réduire l'émission de composants nocifs des gaz d'échappement. Dans de nombreux cas, il est souhaitable d'alimenter un moteur en un mélange air/ carburant stoechiométrique, et accomplissement du réglage par réaction du rapport de mélange air/carburant a déjà été mis en pratique, avec pour but le maintien d'un rapport air/carburant stoechiométrique en utilisant un capteur des gaz d'échappement produisant un signal de réaction indiquant la composition d'un mélange air-carburant réellement fourni au moteur. Par exemple, dans un système d'un moteur automobile utilisant un catalyseur appelé à trois voies, pouvant catalyser à la fois la réduction des oxydes d'azote et l'oxydation de l'oxyde de carbone et des hydrocarbures non bralés contenus dans les gaz d'échappement, il est assez important de toujours alimenter le moteur en un mélange air- carburant exactement stoechiométrique, parce que ce catalyseur présente totalement sa capacité dans un gaz d'échappement produit par combustion d'un mélange air-carburant stoechiométrique. En conséquence, dans ce système il devient indispensable d'accomplir un réglage par réaction du rapport de mélange air/carburant. Habituellement, les systèmes traditionnels de réglage du rapport air/carburant par réaction ayant pour but un rapport air/carburant stoechiométrique, utilisent un capteur d'oxygène fonctionnant sur le principe d'une cellule 2 2462707 de concentration comme capteur des gaz d'échappement pour produire un signal de réaction. Ce type de capteur d'oxygène présente une couche d'unelectrolyte solide conducteur de l'ion oxygène, comme de la zirconie stabilisée à la calcia, qui a la forme d'un tube fermé à une extrémité, une couche formant électrode de mesure formée de façon poreuse sur le coté externe du tube de l'électrolyte solide et une couche formant électrode de référence formée sur le côté interne du tube. Quand il y a une différence de la pression partielle d'oxygène entre le côté électrode de référence et le côté électrode de mesure de la couche de l'électrolyte solide, ce capteur produit une force électromotrice entre les deux couches. Comme capteur des gaz d'échappement, la couche formant électrode de mesure est exposée aux gaz d'échappement d'un moteur tandis que la couche formant électrode de référence à l'intérieur, est exposée à l'air atmosphérique utilisé comme source de pression partielle d'oxygène de référence. Dans cet état, la grandeur d'une force électromotrice produite par ce capteur d'oxygène présente un changement important et brusque entre un niveau élevé au maximum et un niveau bas au minimum lors de la présence d'un change- ment du rapport air-carburant d'un mélange amené au moteur en passant par le rapport air/carburant stoechio- métrique. En conséquence, il est possible de produire un signal de réglage du taux d'alimentation en carburant en se basant sur les résultats de la comparaison du signal à la sortie du capteur d'oxygène avec une tension de référence qui est établie au milieu entre les niveaux haut et bas du signal à la sortie du capteur. Cependant, ce type de capteur d'oxygène présente des inconvénients comme une dépendance importante de sa caractéristique de sortie avec la température, la nécessité d'utiliser un gaz de référence tel que de l'air, la difficulté pour réduire la dimension et l'insuffisance de résistance mécanique. Pour éliminer ces inconvénients, le brevet U.S. No. 012 763 déposé le 16 Février 1979 révèle un capteur d'oxygène avancé, du type à cellule de concentration ayant une couche plate d'un électrolyte solide, avec des couches formant électrodes de référence et de mesure formées respectivement sur ses deux cbtés opposés, et une couche formant blindage ou de protection formée du côté de la couche de l'électrolyte solide o se trouve l'électrode de référence afin de couvrir totalement cette dernière. Soit la couche de blindage ou la couche de l'électrolyte solide est rigide et suffisamment épaisse pour servir de substrat, et chacune des trois couches restantes peut être formée en une couche mince en pellicule. Dans ce capteur, n'est utilisé aucun gaz de référence. A la place, une alimentation en courant ontinu est reliée à ce capteur afin de forcer un courant à s'écouler à travers la couche de l'électrolyte solide entre les couches formant électrodes de référence et de mesure, afin de provoquer ainsi une migration des ions oxygène à travers la couche de l'électrolyte solide dans une direction choisie, et, en conséquence, d'établir une pression partielle d'oxygène de référence à l'interface entre la couche de l'électrolyte solide et la couche formant électrode de référence. (les particularités de ce capteur d'oxygène seront décrites ci-après). Quand il est disposé dans des gaz d'échappement d'un moteur, ce capteur d'oxygène avancé présente une caracté- ristique de sortie qui est généralement semblable à celle d'un capteur d'oxygène traditionnel ayant un électrolyte solide tubulaire. En conséquence, ce capteur d'oxygène est utilisable comme dispositif pour produire un signal de réaction dans un système de réglage du rapport air/ carburant ayant pour but un rapport air/carburant stoechiométrique. Par ailleurs, ce capteur présente les avantages de l'inutilité d'un gaz de référence, de la possibilité d'être de petite dimension et de présenter une bonne résistance aux chocs et aux vibrations. Cepen- dant, la caractéristique de sortie de ce capteur d'oxygène est également affectée de façon importante par la tempéra- ture. En particulier, si la température du capteur est inférieure à environ 5001C, sa caractéristique de sortie change et il devient difficile d'effectuer une comparaison entre une tension de référence à un niveau approprié et la sortie du capteur. Cela pose un inconvénient important dans des systèmes pratiques de réglage du rapport air/carburant pour des moteurs automobiles. La présente invention a pour objet un dispositif de production d'un signal de réglage par réaction du rapport air/carburant d'un mélange aircarburant fourni à un moyen de combustion, tel que les chambres de combustion d'un moteur à combustion interne, lequel dispositif compor- te un élément perfectionné sensible à l'oxygène à disposer dans des gaz de combustion à la sortie d'un moyen de combustion et peut produire un signal de réglage du rapport air/carburant selonqu'unrappcrtair-carbuxBnt réel du mélange air-carburant s'écarte d'un rapport air/carburant stoechiométrique, avec une bonne stabilité et sans être influencé par la température de l'élément même si cette température est considérablement faible.. Un dispositif selon la présente invention comprend un élément sensible à l'oxygène qui doit être disposé dans des gaz de combustion à l'échappement d'un moyen de combustion et il comprend deux cellules de concentration d'oxygène, chacune étant constituée d'une couche d'un électrolyte solide conducteur de l'ion oxygène, d'une couche formant électrode de mesure formée d'un côté de la couche de l'électrolyib solide, d'une couche formant électrode de référence formée de l'autre côté de la couche de l'électrolyte solide et d'une couche de blindage prévue du côté de la couche de l'électrolyte solide correspondant à l'électrode de référence, afin de couvrir très précisé- ment la couche formant électrode de référence. Au moins l'une des deux, couche de blindage et couche de l'électroly- te solide, a une structure microscopiquement poreuse et perméable aux gaz, et l'une des couche formant électrode de mesure et couche formant électrode de référence d'une cellule de concentration est électriquement reliée à la couche correspondante de l'autre cellule. Le dispositif comprend de plus une source d'alimentation en courant continu constant reliée aux couches formant électrodes non connectées des cellules de concentration respectives de l'élément sensible à l'oxygène, pour forcer un courant continu à s'écouler dans les couches d'électroly- te solide des deux cellules, de la couche formant électrode de mesure à la couche formant électrode de référence dans une cellule et de la couche formant électrode de référence à la couche formant électrode de mesure dans l'autre, et un circuit producteur de signaux ayant un moyen de comparaison pour comparer une tension prédéterminée de référence et une tension de sortie de l'élément sensible à l'oxygèneproduite entre les couches formant électrodes de mesure et de référence d'une cellule prédéterminée pour examiner laquelle de la tension de référence et de la tension de sortie est supérieure à l'autre et un moyen générateur de signaux pour produire un signal de réglage du rapport air/carburant qui varie selon une relation haute-basse entre la tension de référence et la tension desortie examinées par le moyen de comparaison. L'écoulement d'un courant continu dans les deux cellules de concentration d'oxygène provoque une migration des ions oxygène à travers la couche de l'électrolyte solide de chaque cellule dans une direction inverse à la direction de l'écoulement de courant. En conséquence, une pression partielle d'oxygène de référence d'une grandeur relativement importante est maintenue du coté électrode de référence d'une cellule, tandis qu'une autre pression partielle d'oxygène d'une grandeur relativement faible est maintenue du côté électrode de référence de l'autre cellule. Par conséquent, dans un gaz de combustion produit par un mélange aircarburant riche en carburant, l'une des deux cellules produit une force électromotrice d'un niveau relativement élevé tandis que l'autre produit une force électromotrice d'un niveau relativement faible, et dans un gaz de combustion produit par un mélange pauvre contenant de l'air en excès, les niveaux des forces électromotrices des deux cellules sont inversés. Du fait de l'écoulement du même courant dans les deux cellules qui sont reliées l'une à l'autre à la façon indiquée ci-dessus, la tension de sortie ci-dessus mentionnée de.l'élément sensible à l'oxygène devient indépendante de la résistance électrique des couches d'électrolye solide dans l'élément, ainsi la grandeur de cette tension de sortie est à peine influencée par la température de l'élément. La tension de sortie est à un niveau constant dans un gaz de combustion produit par un mélange riche et à un niveau constant différent dans un gaz de combustion produit par un mélange pauvre, pratiquement indépendamment de la bmpérature des gaz de combustion. En conséquence, il est toujours possible de comparer cette tension de sortie et une tension fixe de référence correspondant à un rapport air/carburant stoechiométrique, et par conséquent, le dispositif selon l'invention peut produire un signal de réglage pour le réglage par réaction du rapport air/carburant avec pour but un rapport air/carburant stoechiométrique avec une bonne stabilité et une bonne précision même si la tempéra- ture des gaz de combustion est très faible. En principe, les deux cellules de concentration d'oxygène dans l'élément sensible à l'oxygène peuvent être mécaniquement séparées l'une de l'autre, mais il est préférable de les réunir en un seul élément en réunissant soit les couches de blindage ou les couches d'électrolyte solide des deux cellules en une seule couche qui est rendue rigide et suffisamment épaisse pour servir d'organe structural de base ou substrat de tout l'élément. En outre, les deux couches formant électrodes de mesure ou les deux couches formant électrodes de référence qui sont électriquement reliées l'une à l'autre peuvent ttre réunies en une seule couche format électrode. L'élément sensible à l'oxygène peut ttre étudié sous une grande variété de formes. comme on l'expliquera ci-après. Dans certains cas, il est possible d'utiliser également la couche de l'électrolyte solide de chaque cellule comme couche de blindage pour la couche formant électrode de référence de l'autre cellule. Par exemple, le moyen générateur de signaux selon l'invention peut ttre constitué d'une combinaison d'un diviseur de tension auquel est appliquée une tension de source constante et d'un transistor de commutation dont la base est reliée à la borne de sortie du moyen de comparaison. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaltront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique et en coupe d'un capteur d'oxygène traditionnel; - la figure 2 est un graphique montrant la dépendance de la concentration enoxygène dans des gaz d'échappement évacués d'un moteur et la tension de sortie du capteur d'oxygène de la figure 1 disposé dans les gaz d'échappe- ment, sur le rapport air/carburant d'un mélange air- carburant fourni au moteur - les figures 3 et 4 montrent schématiquement et en coupe une construction fondamentale d'un élément sensible à l'oxygène récemment développé pour expliquer le principe de la fonction de l'élément; - la figure 5 est un graphique montrant les caracté- ristiques de sortie de l'élément sensible à l'oxygène des figures 3 et 4 dans les gaz d'échappement d'un moteur; - la figure 6 est un graphique montrant la dépendance de la résistance électrique d'une couche d'électrolyte solide dans l'élément sensible à l'oxygène des figures 3 et 4, sur la température; - les figures 7 et 8 sont des graphiques montrant la dépendance de la tension de sortie de l'élément sensible à l'oxygène des figures 3 et 4 dans les gaz d'échappement d'un moteur, sur la température de l'élément; - la figure '9 est une illustration schématique et partiellement en coupe d'un dispositif producteur de signaux de réglage selon un mode de réalisation de la présente invention; - la figure 10 est un schéma de circuit équivalent pour le dispositif de la figure 9; - la figure 11 est un graphique montrant la dépendance d'un courant s'écoulant dans l'élément sensible à l'oxygène du dispositif de la figure 9 sur la température de l'élément; - la figure 12 est un graphique montrant la dépendance des caractéristiques de-sortie de l'élément sensible à l'oxygène du dispositif de la figure 9 dans des gaz d'échappement, sur la température de l'élément; - les figures 13 à 19 montrent, chacune selon une vue semblable à la figure 9, sept dispositifs différents selon la présente invention, respectivement; - la figure 20 est un graphique semblable à la figure 12, mais il montre les caractéristiques de sortie du dispositif de la figure 19; - les figures 21 à 25 montrent cinq autres dispositifs différents selon la présente invention, respectivement; et la figure 26 est une coupe transversale faite suivant la ligne 26-26 de la figure 25. Avant une description détaillée des modes de réalisation préférés de la présente invention, on décrira rapidement un capteur d'oxygène populaire et traditionnel, et ensuite un élément capteur d'oxygène avancé selon la demande de brevet U.S. No. 012 763 sera décrit quelque peu en détail. La figure1 montre la construction d'un capteur d'oxygène traditionnel couramment utilisé dans des systèmes d'échappement d'automobile pour détecter le rapport air/carburant de mélangesair-carburant fournis au moteur. Ce capteur d'oxygène présente une couche 10 d'un électrolyte solide conducteur de l'ion oxygène comme ZrO2 stabilisée par CaO ou Y20, et qui a la forme d'un tube fermé à une extrémité. Sur le coté externe du tube 10 se trouve une couche 12 formant électrode de mesure mince et microscopique- ment poreuse qui est exposée à Ès gaz d'échappement E quand le capteur est fixé à un tuyau d'échappement 16 d'un moteur automobile. Sur le cbté interne du tube 10 est formée une couche 14 formant électrode de référence mince et microscopiquement poreuse qui est isolée des gaz d'échappement et exposée à l'air atmosphérique A utilisé comme source de pression partielle d'oxygène de référence. Habituellement, on utilise du platine comme matériau pour les couches 12 et 14. La concentration en oxygène dans les gaz d'échappe- ment E dépend principalement du rapport air/carburant d'un mélange aircarburant soumis à une combustion dans le moteur, et comme cela est représenté par la courbe 02 sur la figure 2, elle augmente graduellement avec l'augmen- tation du rapport air/carburant. Cependant,une force électromotrice produite dans la couche d'électrolyte solide comme tension de sortie V du capteur d'oxygène de la figure 1 dans les gaz d'échappement n'est pas proportionnelle à la concentration en oxygène dans les gaz d'échappement. Tandis qu'un mélange riche en carburant est fourni au moteur, une concentration locale en oxygène à la surface de la couche 12 formant électrode de mesure devient presque nulle parce qu'il se produit des réactions d'oxydation de CO, HC (hydrocarbures non brVtlés), et autres, contenus dans les gaz d'échappement,à la surface de la couche formant électrode 12 qui est faite en un matériau catalyti- que tel que du platine, une grande différence de pression partielle d'oxygène est donc produite entre les c'tés externe et interne de la couche d 'électrolyte solide-10. Par conséquent, la tension V à la sortie du capteur d'oxygène reste pratiquement constamment à un niveau élevé au maximum tant que le rapport air/carburant est en dessous d'un mélange stoechiométrique (environ 14,7 pour un mélange air-essence) comme cela est représenté par la courbe V de la figure 2. Quand un mélange pauvre est fourni au moteur, la différence de pression partielle d'oxygène entre l'air A et les gaz d'échappement E devient très faible, ainsi la tension V à la sortie du capteur reste pratiquement constamment à un niveau faible au minimum. Par conséquent, la tension à la sortie de ce capteur d'oxygène dans les gaz d'échappement E présente un changement important et abrupte comme on peut le voir sur la figure 2 quand le rapport air/carburant change en passant par la stoechio- métrie. En d'autres termes, dans des gaz d'échappement E, ce capteur d'oxygène présente une caractéristique de sortie dutypepar tout ou rien par rapport au rapport air/carburant. La tension V à la sortie de ce capteur d'oxygène est affectée par la température du capteur, et la courbe caractéristique V de la figure 2 représente des données expérimentales obtenues à.um température constante de 6001C. Dans des systèmes traditionnels de réglage du rapport air/carburant utilisant un capteur d'oxygène du type illustré sur la figure 1 pour maintenir un rapport air/ carburant stoechiométrique, on utilise la tension à la sortie du capteur d'oxygène comme signal de réaction puis on la compare à une tension fixe de référence qui correspond au rapport air/carburant stoechiométrique (par exemple 500 mV dans le cas de la caractéristique de sortie du capteur de la figure 2). Quand la tension de sortie est 2 462707 supérieure à la tension de référence, on juge qu'un mélange riche en carburant est fourni au moteur et en conséquence, un signal de réglage tendant à diminuer letaux d'alimenta- tion en carburant est produit. Quand la tension à la sortie *du capteur est en dessous de la tension de référence, on juge qu'un mélange pauvre (contenant de l'air en excès) est fourni au moteur, et un signal de réglage est produit par augmenter le taux d'alimentation en carburant. Cependant, dans la pratique, ce capteur d'oxygène présente des inconvénients sur plusieurs points de vue comme on l'a mentionné précédemment. La figure 3 montre une construction fondamentale d'un élément avancé sensible à l'oxygène 20 révélé dans la demande de brevet U.S. No. 012 763 et un dispositif détectant le rapport air/carburant utilisant le même élément. Cet élément sensible à l'oxygène 20 présente une couche de blindage 22 faite en un matériau électrochimique- ment inactif et résistant à la chaleur, et suffisamment épaisse pour servir d'organe structural de base ou substrat de l'élément 20. Une couche 24 formant électrode de référence, une couche 26 d'un électrolyte solide conducteur de l'ion oxygène et une couche 28 formant électrode de mesure sont formées sur la couche 22 les unes sur les autres afin que la couche 24 formant électrode de référence soit prise en sandwich entre la couche de blindage 22 et la couche de l'électrolyte solide 26 et macroscopiquement, soit totalement protégée de l'atmosphère environnant-. La couche 28 formant électrode de mesure sur le ctté externe de la couche 26 de l'électrolyte solide est faite pour avoir une structure microscopiquement poreuse et perméable aux gaz, et au moins l'une des deux couches, la couche d'électrolyte solide 26 ou la couche de blindage 22, habituellement la premère, est faite pour avoir une structure microscopiquement poreuse et perméable aux gaz. On comprendra que la couche de l'électrolyte solide 26 et les deux couches formant électrodes 24 et 28 constituent 2É 52707 une cellule de concentration d'oxygène qui produit une force électromotrice quand il y a une différence de pression partielle d'oxygène entre le coté éLectrode- de référence et le coté électrode de mesure de la couche d'électrolyte solide 26. Dans cet élément 20, il n'est pas prévu d'introduire un certain gaz de référence vers la surface de la couche formant électrode de référence 24. Au contraire, une alimentation en courant continu 30 est reliée aux couches formant électrodes de référence et de mesure 24 et 28 afin de forcer un courant continu à s'écouler dans la couche de l'électrolyte solide 26 entre les deux couches formant électrodes 24 et 28 dans une direction choisie. Dans le cas de la figure 3, l'alimentation en courant continu 30 est reliée aux couches formant électrodes de référence et de mesure 24 et 28 de façon qu'un-courant Il traverse la couche de l'électrolyte solide 26 de la couche 24 formant électrode de référence vers la couche 28 formant électrode de mesure. Par conséquent, quand cet élément 20 est disposé dans un-gaz contenant de l'oxygène, il se produit une ionisation des molécules d'oxygène sur la couche 28 formant électrode de mesure, et les ions oxygène formés émigrent à travers la couche de l'électrolyte solide 26 vers la couché formant électrode de référence 24. Les ions oxygène arrivés sur la couche formant électrode de référence 24 sont convertis en molécules d'oxygène, il y a donc une tendance à une accumulation d'oxygène sur le coté de la couche de l'électrolyte solide 26 o se trouve l'électrode de référence, avec une augmentation résultante de la pression partielle d'oxygène de ce c'ôté. Cependant, l'oxygène accumulé continue à s'écouler à travers la couche poreuse de l'électrolyte solide 26. Par conséquent, une pression partielle d'oxygène presque constante s'établit à l'interface entre la couche formant électrode de référence 24 et la couche de l'électrolyte solide 26 après écoulement d'une courte période de temps. Alors, la cellule de concentration dans l'élément 20 produit une force électromotrice indiquant une pression partielle d'oxygène sur la couche formant électrode de mesure 28 par rapport à la pression d'oxygène presque constante établie sur la couche formant électrode de référence 24. La tension de sortie V1athlbuiàoebbeooe électromotrice peut ttre mesurée entre les couches formant électrodes de référence et de mesure 24 et 28. Quand cet élément 20 est disposé dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne avec l'alimentation en courant continu à une intensité appropriée à la façon représentée sur la figure 3, la tension de sortie V1 devient soit considérablement élevée ou très faible selon que le moteur est alimenté en un mélange riche ou un mélange pauvre. Quand un mélange riche est amené au moteur, l'alimentation en oxygène vers la couche formant électrode de référence 24 par migration des ions oxygène vers elle, produit un effet considérable en comparaison à la faiblesse de la diffusion de l'oxygène gazeux vers l'intérieur, qui est contenu dans les gaz d'échappement,à traversla couche poreuse de l'électroly- te solide 26. La grandeur d'une pression partielle d'oxygène de référence constante établie du c'té électrode de référence dépend de divers facteurs comme la température des gaz d'échappement, l'intensité du courant continu Il et l'épaisseur et la structure de la couche de l'électrolyte solide 26. Par exemple, une pression partielle d'oxygène de référence de 100 - 102 atm est établie si la température des gaz d'échappement est de 6000C et-que l'intensité du courant est de 3 pl, tandis que la pression partielle d'oxygène dans lés gaz d'échappement est de 10-2 _ 103atm. En conséquence, quand un mélange riche est amené au moteur, la tension de sortie V1 reste à un niveau considérablement élevé comme cela est représenté parla courbe V1 ( trait plein) sur la figure 5. Cependant, quand un mélange pauvre est amené au moteur, l'effet de la migration des ions oxygène vers l'électrode de référence 24 devient relative- ment faible en comparaison à la diffusion d'une quantité accrue d'oxygène gazeux vers l'intérieur, à travers la couche 26 de l'électrolyte solide. En conséquence, la différence entre la pression partielle d'oxygène de référence du cité électrode de référence et lapression partielle d'oxygène dans les gaz d'échappement devient très faible, et la tension de sortie V1 reste à un niveau très faible comme cela est représenté sur la figure 5. En conséquence, il se produit un changement brusque et rapide du niveau de la tension de sortie V1 quand le rapport air/carburant d'un mélange fourni au moteur change en passant par le rapport stoechiométrique. Par conséquent, le dispositif de la figure 3 peut remplir la même fonction que le capteur d'oxygène traditionnel de la figure 1 dans des gaz de combustion. La figure 4 montre un autre cas o l'alimentation en courant continu 30 est reliée aux couches formant électrodes de référence et de mesure 24 et 28 de l'élément sensible à l'oxygène 20 afin qu'un courant continu I2 passe par la couche 26 de l'électrolyte solide de la couche formant électrode de mesure 28 vers la couche formant électrode de référence24. Dans ce cas, les molécules d'oxygène diffusées vers la couche formantélectrode de référence 24 sont ionisées sur cette couche formant électrode 24, et les ions oxygène formés émigrent vers l'extérieur à travers la couche 26 de l'électrolyte solide. Sur la couche formant électrode de mesure 28, les ions oxygène sont convertis en oxygène gazeux qui est libéré vers l'atmosphère gazeue extérieure. Par conséquent, il y a une tendance à un abaissement de la pression partiel- le d'oxygène du cbté de la couche de l'électrolyte solide 26 o se trouve l'électrode de référence. Equilibréapar une iffusion des molécules d'oxygène vers l'intérieur, à travers la couche de l'électrolyte solide, une pression partielle d'oxygène presque constante et relativement faible s'établit bienttt à l'interface entre la couche formant électrode de référence 24 et la couche de l' électro- lyte solide 26. Dans des gaz d'échappement évacués d'un moteur à combustion interne fonctionnant avec un mélange pauvre, la grandeur de la pression partielle d'oxygène de référence ainsi établie devient de 10-20 10-22atm, par exemple, quand la température des gaz d'échappement est de 6000C et que l'intensité du courant continu I2 est de 3 pA. En conséquence, la tension V2 à la sortie de l'élément 20 reste dans ce cas à un niveau considérablement élevé comme cela est représenté par la courbe V2 (pointillés) sur la figure 5. Quand un mélange riche est fourni au moteur, la tension de sortie V2 reste à un niveau très faible comme cela est représenté sur la figure 5 parce que l'ionisation de l'oxygène sur la couche 24 formant électrode de référence devient insignifiante en raison d'une forte diminutionde la quantité d'oxygène gazeux se diffusant vers l'intérieur à travers la couche de l'électrolyte solide 26. Par conséquent, également dans ce cas, il se produit un changement brusque et important du niveau de la tension de sortie V2 quand le rapport air/ carburant d'un mélange fourni au moteur change en passant par le rapport stoechiométrique. Aussi bien dans le cas de la figure 3 que dans celui de la figure 4, il est souhaitable que l'alimentation en courant continu 30 soit d'un type à courant constant afin que le courant I1 ou 12 forcé à s'écouler à travers la couche de l'électrolyte solide 26 entre les deux couches formant électrodes 24 et 28 soit un courant constant. Dans le dispositif de la figure 3 ou de la figure 4, l'alimentation en courant continu 30 et un instrument de mesure de tension (non représenté) sont tous deux reliés entre les couches formant électrodes de référence et de mesure 24 et 28. En conséquence, la tension V1 ou V2 à la sortie de l'élément sensible à l'oxygène 20 devient la somme d'une force électromotrice produite par l'élément 20 et d'une tension produite dans la couche de l'électrolyte solide 26, qui a une résistance électrique R, par l'écoule- ment du courant constant I1 ou a2, c'est-à-dire une tension exprimée par Il x R ou I2 x R. La résistance R de la couche de l'électrolyte solide 26 dépend de façon importante de la température de l'élément 20 comme cela est illustré à titre d'exemple, sur la figure 6: la résistance R augmente fortement avec l'abaissement de la température de l'élément 20. Par conséquent, la tension de sortie V1 ou V2 est affectée de façon importante par la tempéra- ture de l'élément 20. Comme on peut le voir sur les figures 7 et 8, il y a une tendance à l'augmentation de la tension de sortie V1 ou '2 avec l'abaissement de la température, et cette tendance devient très forte si la température est en dessous d'un certain niveau, par exemple en dessous d'environ 5500C. En accomplissant le réglage par réaction d'un rapport air/carburant dans un moteur à combustion internee utilisant le dispositif de la figure 3 ou de la figure 4, il est naturel de comparer la tension de sortie V1 ou V2 à une tension de référence fixe Vr de 0,5 volt si une caractéristique normale de sortie du dispositif de la figure 3 ou 4 est telle qu'illustrée sur la figure 5. Les figures 7 et 8 montrent que si la température de l'élément sensible à l'oxygène 20 est en dessous de 4500C, la tension de sortie V1 ou V2 reste au-dessus de la tension de référence Vr, qu'un mélange riche ou pauvre soit amené au moteur, ce qui signifie que le réglage' par réaction du rapport air/carburant devient impossible. En d'autres termes, un fonctionnement stable d'un système de réglage du rapport air/carburant par réaction contenant le dispositif de la figure 3 ou de la figure 4 est difficile si la température de l'élément 20 ou des gaz d'échappement est par exemple en dessous d'environ 550 C. Comme on l'a mentionné ci-dessus, la présente invention permet de résoudre ce problème, tout en utilisant de la meilleure façon les caractéristiques essentielles de l'élément sensible à l'oxygène avancé. La figure 9 montre un dispositif producteur d'un signal de réglage du rapport air/carburant selon un mode de réalisation de la présente invention. Essentiellement, ce dispositif est constitué d'un élément sensible à l'oxygène , d'une source d'alimentation en courant continu constant 50, et d'un circuit producteur de signaux 60. L'élément sensible à l'oxygène 40 présente une couche de blindage 42 qui est rigide et suffisamment épaisse pour servir de substrat de cet élément 40. D'un cOté de la couche de blindage 42 sont formées les unes sur les autres, une première couche formant électrode de référence 44A, une première couche d'un électrolyte solide conducteur de l'ion oxygène 46A et une première couche formant électrode de référence 48A, de façon que macrosco- piquement la couche formant électrode de référence 44A soit totalement protégée de l'atmosphère l'environnant par la couche de blindage 42 et la couche de l'électrolyte solide 46A. Chacune des trois couches 44A,46A et 48A est une couche en pellicule mince, et la couche formant électrode de mesure 48A et la couche de l'électrolyte solide 46A sont toutes deux microscopiquement poreuses et perméables aux gaz. Du c'té opposé de la couche de blindage 42, sont formées les unes sur les autres, généralement symétriquement aux couches correspondantes 44A, 46A et 48A de l'autre coté, une seconde couche formant électrode de référence 44B, une seconde couche d'un électrolyte solide conducteur de l'ion oxygène 46B et une seconde couche formant électrode de mesure 48B. Macroscopiquement, la seconde couche formant électrode de référence 44B est totaLmènt protégée de l'atmosphère l'environnant, et la seconde couche formant électrode de mesure 48B et la seconde couche d'électrolyte solide 46B sont microscopiquement poreuses et perméables aux gaz. Ainsi, cet élément 40 peut ttre considéré comme une combinaison de deux groupes de cellules de concentra- tion d'oxygène: en effet, l'un est constitué de la première couche de l'électrolyte solide 46A, des premières couches formant électrodes de référence de mesure 44A, 48A et de la couche de blindage 42; et l'autre est constitué de la seconde couche de l'électrolyte solide 46B, des secondes couches formant électrodes de référence et de mesure 44B, 48B et de la couche de blindage 42 qui est utilisée par-les deux cellules en commun. La première couche formant électrode de référence 44A et la seconde couche formant électrode de référence 44B sont électriquement reliées l'une à l'autre comme cela est illustré, et la source de courant continu et constant est reliée aux seconde et première couches formant électrodes de mesure 48B et 48A de l'élément sensible à l'oxygène 40 par une résistance R1 afin d'appliquer une tension constante Vf à l'élément 40 pour forcer ainsi un courant If à s'écouler dans les seconde et première couches d'électrolyte solide 46B et 46A. Dans le cas illustré, la seconde couche formant électrode de mesure 48B est reliée à la borne positive de la source de courant 50, ainsi, dans la seconde cellule de concentration7 le courant I s'écoule de l'électrode de mesure 48B à l'électrode de référence 44B et dans la première cellule, il s'écoule de l'électrode de référence 44A à l'électrode de mesure 48A. En conséquence, quand l'élément sensible à l'oxygène 40 est disposé dans un gaz contenant de l'oxygène tel qu'un gaz d'échappement d'un moteur, il se produit une ionisation de l'oxygène sur la première couche formant électrode de mesure 48A, et les ions oxygène formés émigrent dans la première couche d'électrolyte solide 46A vers la première couche formant électrode de référence 44A, tandis que dans la seconde cellule du coté opposé, les ions oxygène émigrent par la seconde couche d'électrolyte solide 46B de la couche formant électrode de référence 44B vers la couche formant électrode de mesure 48Bi, Par conséquent, quand l' élément est disposé dans des gaz d'échappement d'un moteur à essence, la première cellule (du ctté inférieur sur la figure 9) présente une caractéristique de sortie telle que celle représentée par la courbe V1 sur la figure 5, tandis que la seconde cellule (du ctté supérieur) pré- sente une caractéristique de sortie telle que celle représentée par la courbe V2 sur la figure 5. En tant que combinaison de ces deux cellules de concentration d'oxygène avec les couches formant électrodes de référence 44A et 44B reliées l'une à l'autre, l'élément 40 de la figure 9 produit une tension de sortie V8 développée entre les couches formant électrodes de référence et de mesure 44A et 48A de la première cellule. La nature de cette tension de sortie Vs sera décrite en se référant à la figure 10, o l'élément 40 de la figure 9 est illustré sous forme d'un circuit équivalent. Sur la figure 10, la première cellule de concentra- tion d'oxygène de l'élément 40 est exprimée comme une cellule ayant une résistance interne RP)principalement attribuée à la première couche d'électrolyte solide 46A et produisant une force électromotrice E(1>. De même, la seconde cellule a une résistance interne R(2) principa- lerment attribuée à la seconde couche d'électrolyte solide 46B et elle produit une force électromotrice E(2). Comme les deux cellules sont reliées en série, l'application de la tension Vf à l'élément 40 provoque l'écoulement d'un courant I. dans les deux cellules, avec la même intensité. Ce courant I est exprimé par Vf - (E (1) +E(2)).(1) s R(1) + '(2) (la résistance R1 est négligée car l'existence de cette résistance R1 n'est pas essentielle en considérant le principe de l'élément 40). Quand les gaz d'échappement sont le produit de la combustion d'un mélange riche ou d'un mélange pauvre, les niveaux des forces électromotrices E(1) et E(2) produites par les cellules respectives deviennent grossièrement comme suit, bien que ces valeurs soient affectées par la température de l'élément 40: Ainsi, la somme de E(1) et E(2) ne varie pas selon qu'un mélange riche ou un mélange pauvre est amené au moteur, et l'intensité du courant Is que l'on obtient par l'équation (1) est constante tant que l'élément 40 reste à une température constante. Etant donné ce fait, l'élément sensible à l'oxygène 40 présente l'avantage que les pressions de référence d'oxygène établies aux couches respectives formant électrodes de référence 44A et 44B sont à peine influencées par des changements de la composition des gaz d'échappement résultant des changements du rapport de mélange air/carburant d'un mélange fourni au moteur. Les résistances internes R(1) et R(2) de l'élément subissent des changements tandis que la température de l'élément 40 varie, mais il y a toujours une relation R(1) = R(2) = R(s) mais si la température de l'élément 40 change pendant le fonctionnement, parce que les deux cellules de cet élément 40 sont construites de façon sensiblement identique. Par conséquent, l'équation (1) peut être ré-écrite comme suit: - Vf - (E(1) + E(2)) (2) 2R(s) - Comme la résistance interne R(s) de chaque cellule de l'élément 40 dépend de la température comme cela est représenté par la courbe de la figure 6, l'intensité Mélange fourni au moteur mélange riche mélange pauvre FEM première cellule,E(1) 1,0 (V) 0,1 (V) EM seconde cellule, E(2) 0,1 (V) 1, 0 (V) E(1) + E(2) 1,1 (V) 1,1 (V) du courant Is que l'on obtient par l'équation (2) varie tandis que la température de l'élément 40 varie. Plus particulièrement, le courant Is devient plus faible si la température de l'élément 40 est relativement basse ainsi, seule une quantité relativement faible de gaz se diffuse à travers chaque couche d'électrolyte solide 46A, 46B, mais il devient plus fort si la température de l'élément 40 augmente avec une quantité accrue de gaz diffusé à travers chaque couche d'électrolyte solide 46A, 46B. Par exemple, la figure 11 montre la relation entre la température de l'élément 40 et l'intensité du courant Is qui s'écoule dans l'élément 40, que l'on observe avec une grandeur de tension constante Vf de 0,5 volt. Comme on peut le comprendre par le schéma de la figure 10, la tension Vs à la sortie de l'élément sensible à l'oxygène 40 peut être exprimée par: Vs = (1) + IS1.R(1) = E(1) + IR(s).... (3) En combinant l'équation (2) et l'équation (3), Vs = E(1) - R(s) Vf + (E(1) + 2 2R(s) = E(1) + Vf- (E (1) + (2 Vf E(1) - E(2) (4) _ + 2 2 L'équation (4) montre que la tension de sortie Vs est indépendante de la résistance R(s) de chaque cellule de concentration d'oxygène. Par conséquent, la tension Vs à la sortie de l'élément 40 de la figure 9 n'est pas affectée par des changements considérables de la grandeur d'une tension donnée par Is x R(s) avec des changements de la température de 1' élément 40 comme on 1' a expliqué précédemment en se référant aux figures 7 et 8. En effet, la tension de sortie Vs est à peine influencée par la température de l'élément 40, à part une légère dépendance de la force électromotrice E(1) et E(2) sur la température, et elle varie presque uniquement selon des changements de la composition des gaz d'échappement résultant des changements entre un mélange riche et un mélange pauvre amené au moteur. A cause d'une telle nature, la tension Vs à la sortie de cet élément sensible à l'oxygène 40 sert de signal idéal de réaction pour un réglage par réaction d'un rapport air/carburant. Le circuit 60 producteur du signal de réglage comporte un comparateur 62 et un transistor de commuta- tion 64. Les première et seconde couches formant électrodes de référence 44A et 44B, qui sont reliées l'une à l'autre, de l'élément 40, sont reliées à la borne d'entrée positive du comparateur 62 ainsi la tension Vs à la sortie de l'élément 40 est appliquée à la borne d'entrée positive du comparateur 62 et une tension constante Vr est appliquée à sa borne d'entrée négative, en tant que tension de référence. La borne de sortie du comparateur 62 est reliée à la base du transistor de commutation 64 par une résistance R2. Une source de tensinn constante Vc est reliée au collecteur du transis- tor 64 par une résistance R3 et l'émetteur du transistor 64 est mis à la masse par une résistance R4. Quand le transistor 64 est conducteur, les résistances R3 et R4 constituent un diviseur de tension. A une borne de sortie, du coté émetteur de ce diviseur de tension, est reliée une borne de sortie 66 du circuit 60. Quand l'élément sensible à l'oxygène 40 est électrique- ment relié comme cela est illustré sur la figure 9 et est disposé dans des gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne, la tension de sortie V5 devient relativement élevée si un mélange riche est amené au moteur et relativement faible-dans le cas d'un mélange pauvre. La tension de référence Vr est établie à une valeur entre les niveaux haut et bas de la tension de sortie Vs. Si un mélange riche est amené au moteur, la tension de sortie V5 prise comme signal de réaction devient supérieure à la tension de référence Vr, ce qui signifie que le comparateur 62 reçoit une plus forte entrée à sa borne d'entrée positive qu'à sa borne d'entrée négative. En conséquence, le comparateur 62 produit une tension de sorte qui est appliquée à la base du transistor de commutation 64 et ce dernier devient conducteur et permet à la tension de source Vc de produire un signal de réglage Sc à une tension prédéter- minée, à la borne de sortie 66 du circuit producteur de signaux 60. Par exemple, si la tension de source V est c de 12 V, que la résistance R3 est de 11 k ohms et que la résistance R4 est de 1 k ohm, l'amplitude du signal de réglage S devient de 1 V. Ce signal de réglage Sc est appliqué à un moyen régulateur de l'alimentation en carburant (non représenté) pour diminuer le taux d'alimentation en carburant jusqu'à ce que le rapport air/carburant sbechiométrique soit réalisé. Si un mélange pauvre est amené au moteur, la tension de sortie Vs devient inférieure à la tension de référence Vr, ce qui signifie que le comparateur 62 reçoit une plus forte entrée à sa borne d'entrée négative qu'à sa borne d'entrée positive. En conséquence, le comparateur 62 arrête de produire un signal de sortie et le transistor 64 devient non conducteur. Par conséquent, le signal de réglage Sc à la borne de sortie 66 devient un signal à 0 V, ce qui force le moyen régulateur d'alimentation en carburant à augmenter le taux d'alimentation en carburant jusqu'à réalisation du rapport air/carburant stoechiométri- que. La figure 12 montre un exemple des caractéristiques de sortie de l'élément sensible à l'oxygène 40 de la figure 9 dans des gaz d'échappement d'un moteur à èmbus- tion interne. La tension constante Vf appliquée à l'élément40 est de 5,0 volts et le courant I s'écoule dans la direc- tion illustrée sur la figure 9. La grandeur de la tension de sortie Vs devient d'environ 3 volts si un mélange riche est appliqué au moteur parce que la force électromotrice E(1) produite par la première-cellule de cet élément 40 dans cetb condition est de l'ordre de 1,0 volt tandis que la force électromotrice E(2) produite par la seconde cellule est de l'ordre de 0,1 volt (selon l'équation (4), Vs dans ce cas est de 2,5 volts plus environ 0,45 volt). En fournissant un mélange pauvre au moteur, lu grandeur de la tension de sortie Vs baisse à environ 2 volts comme on peut le comprendre en considérant l'équation (4) *et les valeursnumériques ci-dessus des niveaux haut et bas de E(1) et E(2). Comme on peut le voir en considérant la figure 12, les valeurs haute et basse de la tension de sortie V5 ne sont pas affectées par la température de l'élément 40, c'est-à-dire la température des gaz d'échappement sauf si cette température est extrêmement faible. Dans le dispositif producteur de signauxcompre- nant l'élément sensible à l'oxygène 40 présentant les caractéristiques de sortie de la figure 12, il est approprié d'établir la tension de référence Vr à un niveau de l'ordre de 2,5 volts. La figure 13 montre un autre mode de réalisation de la présente invention. L'élément sensible à l'oxygène 41 de ce dispositif producteur de signaux est semblable, par son principe, à l'élément 40 de la figure 9, mais il est différent par l'agencement des deux cellules de ' concentration d'oxygène. La combinaison de la première couche formant électrode de référence 44A, de la première couche d'électrolyte solide 46A et de la première couche formant électrode de mesure 48A est formée afin d'occuper une partie limitée de la surface de la couche de blindage 42. Espacée de cette combinaison, mais du mÈme cité de la cou=he de blindage 42, la combinaison de la seconde couche formant électrode de référence 44B, de la seconde couche d'électrolyte solide 46B et de la seconde couche formant électrode de mesure 48B est formée d'une façon analogue à la première combinaison des trois couches 44A, 46A, 48A. La couche de blindage 42 est commune aux deux cellules de concentration et sert également de substrat de tout l'élément 41. A d'autres points de vue, le dispositif de la figure 13 est identique à celui de la figure 9. Les première et seconde couches formant électrodes de référence 44A et 44B sont reliées l'une à l'autre et la source de courant continu constant 50 est reliée aux couches formant électrodes de mesure 48A et 48B. La borne d'entrée positive du comparateur 62 est reliée aux couches formant électrodes de référence 44A, 44B pour recevoir la tension V5 à la sortie de l'élément 41. Par conséquent, la fonction du dispositif producteur de signaux de la figure 13 avec l'élément 41 disposé dans des gaz de combustion est identique àla fonction du dispositif de la figure 9. La figure 14 montre une modification de l'élément sensible à l'oxygène 41 de la figure 13. L'élément sensible à l'oxygène 43 de la figure 14 diffère de l'élément 41 de la figure 13 uniquement parce que cet élément 43 présente une seule couche formant électrode de référence 44 qui est commune aux deux celULes et peut etre considérée comme la réunion des première et seconde couches formant électrodes de référence 44A et 44B de la figure 13. Cette seule couche formant électrode de référence 44 est reliée à la borne d'entrée positive du comparateur 62. On comprendra que le dispositif de la figure 14 fonctionne de façon identique au dispositif de la figure 13. Dans ce cas, la couche de blindage 42 peut ttre faite en un matériau électriquement conducteur et, par ailleurs, il est possible d'intégrer la couche de blindage 42 et la couche formant électrode de référence 44 en un seul élément. La figure 15 montre un élément sensible à l'oxygène qui est fondamentalement semblable à l' élément 41 de la figure 13. Comme seule modification, cet élément 45 présente une seule couche d'électrolyte solide 46C qui peut être considérée comme la réunion des première et seconde couches d'électrolyte solide 46A et 46B de la figure 13. En effet, une partie de cette couche d'électrolyte solide 46C entre les première et seconde couches formant électrodes de référence et de mesure 44A et 48A est utilisée comme constituant essentiel de lapremière couche de concentration d'oxygène et une autre partie entre les secondes couches formant électrodes de référence et demesure 44B et 48B est utilisée comme constituant essentiel de la seconde cellule. Comme on le comprendra, ceiib modification n'affecte pas la fonction de l'élément sensible à l'oxygène. La figure 16 montre une autre modification de l'élément 45 de la figure 15. A la place des deux couches formant électrodes de référence 44A et 44B de la figure , l'élément sensible à l'oxygène 47 de la figure 16 présente une seule couche formant électrode de référence 44 qui est commune aux deux cellules. Comme pour l'élément 43 de la figure 14, la couche de blindage 42 de la figure 16 peut ttre faite en un matériau électriquement conducteur et, si on le souhaite, elle peut être intégrée à la seule couche formant électrode de référence 44. La figure 17 montre une autre modification de l'élément sensible à l'oxygène 41 de la figure 13. L'élément 49 de la figure 17 présente une seulecouche d'électrolyte solide 46 qui a la forme d'une plaque rigide, suftsamment épaisse pour servir d'organe structural de base ou substrat de l'élément 49. D'un côté de cette couche d'électrolyte solide 46, sont formées avec une certaine distance entre elles, une première couche mince formant électrode de référence 44A et une seconde couche formant électrode de référence semblable 44B. Du même ctté de la couche 46 sont formées une première couche de blindage 42A afin de couvrir très précisément la première couche formant électrode de référence 44A et une seconde couche de blindage 42B afin de couvrir très précisément ?452707 la seconde couche formant électrode de référence 44B. Sur le ctté opposé de la couche d'électrolyte solide 46, est formée la première couche formant électrode de mesure 48A afin d'occuper une zone limitée et elle se trouve généralement opposée à la première couche formant électrode de référence 44A, et du même ctté est formée la seconde couche formant électrode de mesure 48B afin d'être espacée de la première couche 48A et elle se trouve généralement opposée à la seconde couche formant électrode de référence 44B. Les deux couches formant électrodes de référence 44A et 44B sont reliées l'une à l'autre et à la borne d'entrée positive du comparateur 62, et la tension constante Vf est appliquée à l'élément 49 de la mOme façon que dans les modes de réalisation qui précèdent. En conséquence, cet élément sensible à l'oxygène 49 ne diffère pas, par sa fonction, de l'élément 41 de la figure 13. Dans ce cas également, la couche d'électrolyte solide 46 peut ttre microscopiquement poreuse et perméable aux gaz. Alternativement, cette couche 46 peut avoir une structure serrée, dense et pratiquement imperméable aux gaz, à condition qu'alors les première et seconde couches de blindage 42A et 42B soient microscopiquement poreuses et perméables aux gaz. Quand la couche 46 de l'électrolyte solide est imperméable aux gaz mais que les couches de blindage 42A et 42B sont perméables aux gaz, les couches formant électrodes de référence 44A, 44B sont également perméables aux gaz. L'élément sensible à l'oxygène 51 de la figure 18 est une modification de l'élément 49 de la figure 17 et il présente une seule couche formant électrode de référence 44 couverte d'une seule couche de blindage 42C et qui est opposée aux première et seconde couches formant électrodes de mesure 48A et 48B. Cette couche formant électrode de référence 44 est reliée à la borne d'entrée positive du comparateur 62, ainsi l'élément 51 ne diffère pas, par sa fonction, de l'élément 49 de la figure 17. La figure 19 montre un autre mode de réalisation de l'invention. Le dispositif de la figure 19 comporte un élément sensible à l'oxygène 53 qui est identique, par sa construction, à l'élément 41 de la figure 13. Cependant, dans cet élément 53, les deux couches formant électrodes de référence 44A et 44B ne sont pas reliées l'une à l'autre mais les première et seconde couches formant électrodes de mesure 48A et.48B sont reliées électriquement l'une à l'autre et reliées à la borne d'entrée négative du comparateur 62 du circuit producteur de signaux 60. La source 50 de tension continue et constante Vf est reliée aux seconde et première couches formant électrodes de mesure 48B et 48A, ainsi un courant Is s'écoule à travers la seconde couche d'électrolyte solide 46B de la seconde électrode de mesure 48B à la seconde électrode de référence 44B puis à travers la première couche d'électrolyte 46A de l'électrode de mesure 48A à l'électrode de référence 44A. En conséquence, les directions de- migration des ions oxygène dans les couches d'électrolyte solide respectives 46A et 46B sont inverses aux directions de migration des- ions dans l'élément 41 de la figure 13. A cause de ces modifications des connexions électriques, les caractéristiques de sortie de cet élément 53 dans les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne sont telles que représentées sur la figure 20, si la grandeur de la tension continue et constante Vf est de 5, 0 V, ce qui contraste avec les *caractéristiques de sortie de l'élément 40de la figure 9 (ou de 1' élément 41 de la figure 13, que l'on peut voir sur la figure 12). En effet, la tension Vf à la- sortie de cet élément 51, mesurée entre les couches formant électrodes de mesure et de référence 48A et 44A de la première cellule est de l'ordre de 3 V si un mélange pauvre est fourni au moteur et de l'ordre de 2 V dans le cas d'un mélange riche. Dans ce cas, par conséquent, la tension de référence Vrest établie à 2,5 V et est appliquée à la borne d'entrée positive du comparateur 62. Dans le dispositif de la figure 19, le comparateur 62 produit une tension de sortie quand la tension Vs à la sortie de l'élément sensible à l'oxygène 53 est inférieure à la tension de référence Vr, c'est-à-dire quand l'élément 53 est exposé à des gaz d'échappement produits par un mélange riche. En conséquence, le moyen générateur de signaux (omis de la figure 19) du circuit 60 et le moyen régulateur du taux d'alimentation en carburant que l'on a mentionné en se référant aux figures 9 et 10, ne nécessitent aucune modification dans le cas de la figure 19. Cependant, si on le souhaite, il est possible d'appliquer la tension V5 à la sortie de l'élément 53 de la figure 19 à la borne positive du comparateur 62 et la tension de référence Vr àsa borne négative en modifiant la relation entre les niveaux haut et bas du signal de réglage Sc produit par le circuit 60 et le fonctionnement du moyen régulateur du taux d'alimentation en carburant. L'élément sensible à l'oxygène 55 représenté sur la figure 21 est généralement semblable à l'élément 53 de la figure 19. Comme seule modification, les première et seconde couches formant électrodes de oesure 48A et 48B de la figure 19 sont réunies en une seule couche formant électrode de mesure 48 sur la figure 21, qui est reliée à la borne d'entrée négative du comparateur 62. En conséquence, il n'y a pas de différence de fonction entre les deux éléments 53 et 55. L'élément 55 de la figure 21 peut de plus être modifié en un élément sensible à l'oxygène 56 représenté sur la figure 22 en remplaçant les première et seconde couches d'électrolyte solide 46A et 46B par une seule couche d'électrolyte solide 46 partagée par les deux cellules de concentration d'oxygène et couverte de la seule couche formant électrode de mesure 48. A d'autres points de vue, ces deux éléments 55 et 56 sont identiques. La figure 23 montre un élément sensible à l'oxygène 57 ayant une seule couche d'électrolyte solide 46, étudiée pour servir de substrat de cet élément 57 et qui porte les première et seconde couches formant électrodes de référence 44A, 44B, les première et seconde couches de blindage 42A, 42B et les première et seconde couches formant électrodes de mesure 48A, 48B, toutes formées et agencées comme les couches correspondantes de l'élément 49 de la figure 17. Cependant, par les connexions électriques, l'élément 57 de la figure 23 est sembhble aux éléments 53, 55, 56 des figures 19, 21 et 22. L'élément 57 de la figure 23 peut être modifié pour l'élément sensible à l'oxygène 59 de la figure 24 en réunissant les première et seconde couches formant électrodes de mesure 48A et 48B en une seule couche formant électrode de mesure 48 et bien que cela soit facultatif, en réunissant les première et seconde couches de.blindage 42A et 42B en une seule couche de blindage 42C. Il n'y a pas de différence de fonction entre ces deux éléments 57 et 59. Si l'on souhaite relier les première et seconde couches formant électrodes de référence 44A et 44B l'une à l'autre ou réunir ces deux couches formant électrodes 44A, 44B en une seule couche formant électrode de référence 44, on peut étudier un élément sensible à l'oxygène selon l'invention de façon que la couche d'électrolyte solide de chaque cellule de concentration du dispositif serve également de couche de blindage pour la couche formant électrode de référence de l'autre cellule. Les figures et 26 montrent un élément sensible à l'oxygène 70 comme exemple de cette conception. Un organe structural Ébbase de cet élément 70 est une barre ou tige 74 en un matériau électroniquement conducteur, et cette tige 74 est totalement enduite d'une couche 76 d'un électrolyte solide conducteur de l'ion oxygène, sensiblement sur toute sa longueur. La couche d'électrolyte solide 76 est formée pour avoir une structure microscopiquement poreuse et perméable aux gaz. Sur la surface externe de la couche d'électrolyte solide 76, sont formées, à une certaine distance entre elles, des première et seconde couches formant électrodes de mesure 78A et 78B poreuses et perméables aux gaz. La tige 74 sert également de seule électrode de référence de cet élément 70, ainsi, une cellule de concentration d'oxygène est constituée de l'électrode de référence 74, de la première couche formant électrode de mesure 78A, et d'une partie de la couche d'électrolyte solide 76 entre ces deux électrodes 74 et 78A et une autre cellule de concentration d'oxygène et constituée de l'électrode de référence 74, de la seconde électrode de mesure 78B et d'une autre partie de la couche * d'électrolyte solide 76 entre ces deux électrodes 74 et 78B. La seule électrode de référence 74 en forme de tige est reliée à la borne d'entrée positive du comparateur 62 dans le circuit producteur de signaux 60, et les couches formant électrodes de mesure 78A et 78B sont reliées à la source de tension continue et constante Vf, ainsi un courant continu I s'écoule dans l'élément s 70 de la seconde couche formant électrode de mesure 78B à l'électrode de référence 74 à travers la couche d'électrolyte solide 76 puis à la première couche formant électrode de mesure 78A à travers la couche d'électrolyte solide 76. En conséquence, dans une région entre la première couche formant électrode de mesure 78A et la couche formant électrode de référence 74, les ions oxygène émigrent vers l'intérieur à travers la couche d'électrolyte 76 tandis que dans une région entre l'électrode de référence 74 et la seconde couche formant électrode de mesure 78B, les ions oxygène émigrent vers l'extérieur à travers la couche d'électrolyte solide 76. Par conséquent, cet élément sensible à l'oxygène 70 fonctionne par exemple comme l'élément 47 de la figure 16. L'élément sensible à l'oxygène 70 des figures 25 et 26 présente un premier avantage qui est la possibilité de produire facilement un élément de très petite dimension en utilisant un fil mince ou une tMàle mince pour l'électro- t: 4 52707 -32 de de référence 74. Dans la pratique, il est préférable d'utiliser un fil en platine pour l'électrode de référence 74. Pour chacun des éléments sensiblesà l'oxygène illustrés sur les figures 9, 13- 19 et 21-26, il est possible de prévoir un revêtement poreux et protecteur qui couvre les première et seconde couches formant électrodes de mesure 48A, 48B, 78A, 78B ou la couche formant électrode de mesure réunie 48, si on le souhaite, avec les surfaces externes de la ou des couches d'électrolyte solide, ou même toutes les surfaces externes de l'élément. Le matériau pour chaque couche d'électrolyte solide 46, 46A, 46B, 46C, 76 peut être choisi parmi des matériaux d'électrolyte solide-conducteur de l'ion oxygène utilisés pour des capteurs traditionnels d'oxygène du type à cellule de concentration. On peut citer, comme exemples, ZrO2 stabilisée par CaO, Y203, SrO, MgO, ThO2, WO3 ou Ta205 Bi203 stabilisée par Nb205, SrO, Wo, Ta2O5 ou Y203; et Y203 stabilisée par ThO2 ou CaO. Dans le cas o l'on utilise la couche de l'électrolyte solide 46 comme substrat de l'élément sensible à l'oxygène comme sur les figures 17, 18, 23 et 24, cette couche 46 peut être produite, par exemple, par frittage d'un matériau pulvérulent moulé à la presse ou frittage d'une feuille appelée verte obtenue par moulage ou extrusion d'une composition à l'état humide comprenant un matériau d'un électrolyte solide en poudre comme composant principal. Si la couche de blindage 42 ou 1' électrode 74 comme sur la figure 25, est utilisée comme substrat de l'élément sensible à l'oxygène, chaque couche d'électrolyte solide 46A, 46B, 46C, 76 peut être formée comme une couche en pellicule mince par une technique de dépôt physique comme une pulvérisation ou un placage d'ions, ou par une technique électrochimique représentée par le placage, ou par un procédé comportant les étapes d'imprimer une pâte contenant un matériau 2t 452707 d'électrolyte solide pulvérulent sur le substrat puis de cuire le substrat o est appliquée la pâte. Chaque couche de blindage 42, 42A,42B, 42C est habituellement faite en une céramique électriqueme2t isolante comme de l'alumine, de la mullite, du spinelle ou de la forstérite, mais si l'élément sensible à l'oxygène présente une couche formant électrode de référence réunie 44, on peut éventuellement utiliser un matériau conducteur comme un métal élémentaire représenté par le platine, un alliage comme de l'acier inoxydable ou un cermet conducteur. Si elle est formée pour servir de substrat de l'élément sensible à l'oxygène, la couche de blindage 42 peut par exemple être produite par frittage soit d'une feuille verte ou d'un matériau en poudre formé à la presse ou par usinage d'un corps d'un matériau choisi. Si la couche 46 de l'électrolyte solide est utilisée comme substrat, chaque couche de blindage 42A, 42B, 42C peut être formée en une couche en pellicule relativement mince, par exemple par une technique de dépôt physique, par pulvérisation de plasma ou par les étapes d'imprimer une pAte contenant une céramique en poudre sur le substrat puis de fritter la couche de pâte imprimée. Chacune des couches formant électrodes de référence et de mesure L4A, 44B, 44, 48A, 48B, 48 est faite en un matériau électroniquement conducteurchoisi parmi les matériaux d'électrode pour des capteurs traditionnels d'oxygène à l'électrolyte solide. On peut citer comme exemples,des métaux du groupe platine, qui présentent une action catalytique sur les réactions d'oxydation des hydrocarbures, de l'oxyde de carbone et autres, comme Pt, Pd, Ru, Rh, Os et Ir, y compris les alliages de ces métaux du groupe platine et les alliages d'un métal du groupe platine avec un métal de base, et certains autres métaux et oxydes semi-conducteurs comme Au, Ag, SiC, TiO2, CoO et LaCrO3 qui ne catalysent pas les réactions d'oxydation ci-dessus mentionnées. Chaque couche 24.52707 formant électrode est formée sur une couche de blindage ou une couche d'éledrolyte solide comme une couche en pellicule relativement mince, par exemple, par une technique de dépôt physique telle qu'une pulvérisation ou un placage d'iorE, ou par une technique électrochimique représentée par un placage, ou par impression d'une pâte contenant un matériau pulvérulent d'électrode, suivie de la cuisson de la couche de blindage et/ou de la couche de l'électrolyte solide o est appliquée la pàte. Pour le revêtement poreux et protecteur ci-dessus mentionné, on peut utiliser un matériau électriquement isolant et résistant à la chaleur comme de l'alumine, du spinelle, de la mullite ou du zirconate de calcium (CaO-ZrO2). Le revêtement protecteur et poreux peut par exemple être produit par pulvérisation de plasma ou par les étapes consistant à immerger l'élément sensible à l'oxygène dans une boue d'un matériau pulvérulent choisi, de sécher la boue adhérant à l'élément puis de cuire l'élément ainsi tra&é. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. Z*52707 RE V E N D I C A T I 0 NS 1. Dispositif de production d'un signal de réglage par réaction du rapport air/carburant d'un mélange air- carburant fourni à un moyen de combustion caractérisé en ce qu'il comprend: un élément sensible à l'oxygène (40, 41, 43, 45, 47, 49, 51, 53, 55, 56, 57, 59,70) quidoit être disposé dans des gaz de combustion s'échappant dudit moyen de combustion et qui comprend deux cellules de concentration d'oxygène chacune étant constituée d'une couche (46, 46A, 46B, 46C, 76) d'un électrolyte solide conducteur de l'ion oxygène, d'une couche. formant électrode de mesure (48A, 48B, 48, 78A, 78B) formée d'un cité de ladite couche -6d'électrolyte solide, d'une couche formant électrode de référence (44A, 44B, 44,74) formée de l'autre cité de la couche d'électrolyte solide et d'une couche de blindage (42, 42A, 42B, 42C, 76) formée du ctté de la couche d'électrolyte solide o se trouve l'électrode de-référence afin de couvrir très précisément ladite couche formant électrode de référence, au moins l'une des deux,la couche de l'électrolyte solide et la couche de blindage de chaque cellule ayant une structure microscopiquement poreuse et perméable aux gaz, l'une des deux, la couche formant électrode de mesure et la cuuche formant électrode de mesure d'une cellule de concentration étant électrique- ment reliée à la couche correspondante de l'autre cellule de concentration; une source d'alimentation en courant continu et constant (50) reliée aux couches formant électrodes non connectées des cellules de concentration respectives de l'élément sensible à l'oxygène pour forcer un courant continu (Is) à s'écouler dans les couches d'électrolyte solide des deux cellules de concentration, de ladite couche formant électrode de mesure à ladite couche formant électrode de référence dans une cellule et de ladite couche formant électrode de référence à ladite couche formant électrode de mesure dans l'autre; et un circuit producteur de signaux (60) ayant un moyen de comparaison (62) pour comparer une tension prédéterminée de référence (Vr) et une tension (Vs) à la sortie dudit élément sensible à l'oxygène, produite entre lesdites couches formant électrodes de mesure et de référence d'une cellule prédéterminée afin d'examiner laquelle de ladite tension de référence et de ladite tension de sortie est supérieure à l'autre, et un moyen générateur de signaux (64, R3, R4) produisant un signal de réglage qui varie selon une relation haute-basse entre la tension de référence et la tension de sortie examinées par-ledit moyen de comparaison. -2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couches de blindage des deux cellules de concentration précitées sont réunies en une seulecouche de blindage (42) configurée et dimensionnée pour servir d'organe structural de base de l'élément sensible à l'oxygène précité. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les couches d'électrolyte solide des deux cellules de concentration précitées se trouvent des.deux c'tés opposés de la seule couche-de blindage précitée, respectivement, ainsi lesdites cellules sont agencées généralement symétriquement par rapport.à un plan médian de ladite seule couche de blindage. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les couches d'électrolyte solide des deux cellules de concentration précitées.se trouvent du même côté de la seule couche de blindage précitée, ainsi les- dites cellules sont agencées généralement symétriquement par rapport à un plan perpendiculaire à ladite seule couche de blindage. - 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les couches formant électrodes de référence des deux cellules précitées sont réunies en une seule couche formant électrode de référence (44). 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les couches formant électrodes de mesure des deux cellules précitées sont réunies en une seule couche formant électrode de mesure (48). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 4,5 ou 6, caractérisé en ce que les couches d'électr&lyte solide des deux cellules de concentration précitées sont réunies en une seule couche d'électrolyte solide (46C). 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les couches d'électrolyte solide des deux cellules de concentration précitées sont réunies en une seule couche d'électrolyte solide (46) qui est configurée et dimensionnée afin de servir d'organe structural de base de l'élément sensible à l'oxygène précité. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les couches formant électrodes de référence des deux cellules précitées sont réunies en une seule couche formant électrode de référence (44). 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les couches formant électrodes de msure des deux cellules de concentration précitées sont réunies en une seule couche formant électrode de mesure (48). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 8, 9 ou 10, caractérisé en ce que les couches de blindage des deux cellules précitées sont réunies en une seule couchede blindage (42C). 12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche d'électrdyte solide (76) de chacune des deux cellules précitées est formée pour servir également de couche de blindage pour la couche formant électrode de référence de l'autre cellule. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les couches formant électrodesde référence des deux cellules précitées sont réunies en une seule électrode de référence (74) qui est configurée et dimensionnée de façon à servir d'organe structural de base de l'4lément sensible à l'oxygène précité. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les couches d'électrolyte solide des deux cellules de concentration précitées sont réunies en une seule couche d'électrolyte solide (76). 15. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen générateur de signaux du circuit (60) précité comprend un transistor de commutation (64) dont la base est électriquement reliée au moyen de comparaison (62) précité, de façon qu'une tension soit appliquée de la sortie dudit moyen de comparaison à la base dudit transistor quand une tension prédéterminée parmi la tension de référence (Vr) précitée et ladite tension de sortie (Vs) de l'élément sensible à l'oxygène précité est supérieure à l'autre. 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le moyen générateur de signaux précité comprend un diviseur de tension (R 3, R4) auquel est appliquée une tension de source (Vc) quand le transistor de commutation (64) précité est à l'état conducteur, le signal de réglage (Sc) précité étant basé sur une tension à une borne de sortie dudit diviseur de tension.