BRPI0900512B1 - dispositivo de controle de injeção de combustível de motor de múltiplos combustíveis - Google Patents

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Atsushi Ito
Yoichi Takahashi
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Abstract

DISPOSITIVO DE CONTROLE DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL DE MOTOR DE MÚLTIPLOS COMBUSTÍVEIS. A presente invenção refere-se a um dispositivo de controle de injeção de combustível de um motor de múltiplos combustíveis que pode otimizar a quantidade de injeção de combustível independente de concentração de álcool de combustível usando somente um mapa de injeção básico. Uma parte de determinação de concentração-E 100 determina a concentração de álcool do combustível baseado em um valor medido de um sensor de 02 15. Em um mapa de injeção básico 101, uma quantidade de injeção básica Timap é armazenada. Em uma tabela de coeficiente de concentração-E 102, um coeficiente de concentração-E é armazenado para cada concentração de álcool de combustível. Uma parte de extração de quantidade de injeção básica 104 extrai a quantidade de injeção básica Timap correspondente a uma velocidade rotacional do motor Ne e uma abertura de estrangulamento TH do mapa de injeção básico 101. Uma parte de extração de coeficiente de concentração-E 105 extrai o coeficiente de concentração-E correspondente a um resultado de determinação da concentração de álcool e a quantidade de injeção básica Timap da tabela de coeficiente de concentração-E 102. Uma parte de cálculo de quantidade de injeção de combustível 106 calcula uma (...).

Description

Campo Técnico
[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de controle de injeção de combustível de um motor de múltiplos combustíveis, e mais particularmente, a um dispositivo de controle de injeção de combustível de um motor de múltiplos combustíveis que pode, sem se preparar um mapa de injeção básico que determina uma quantidade de injeção de combustível para cada estado de operação do motor para cada concentração de álcool, determinar uma quantidade de injeção de combustível máxima independente da concentração de álcool ba-seada em somente um mapa de injeção básico.
Antecedentes da Técnica
[002] Recentemente, a partir de um ponto de vista de proteger um ambiente, como um dos combustíveis substitutos para combustíveis fósseis, um combustível de álcool é considerado como um combustível promissor, e um veículo que é capaz de se deslocar usando um combustível misturado com álcool que é produzido misturando álcool e gasolina além da gasolina (FFV: Veículo de Combustível Flexível) foi desenvolvido.
[003] O combustível misturado com álcool difere do combustível que consiste em 100% de gasolina com relação a um valor térmico e uma característica de evaporação e, ao mesmo tempo, combustíveis misturados com álcool diferem um do outro em características também dependendo da concentração de álcool indicativa de uma taxa de mistura de álcool com relação a gasolina. Consequentemente, quando um combustível misturado com álcool é usado em um motor cuja premissa no uso de combustível consiste de 100% de gasolina, uma relação de ar/combustível de controle se encontra para de uma relação de ar/combustível teórica e portanto, pode existir um caso em que os conteúdos de uma exaustão são mudados ou a capacidade de acionamento é mudada como resultado. Para superar estes inconvenientes técnicos, o documento de patente 1 descreve uma técnica que realiza a correção de aumento de quantidade de injeção de combustível correspondendo à concentração de álcool que é corrigida ora um valor na vizinhança de concentração aproximadamente intermediária.
[004] Documento de Patente 1 JP-A-2004-293491
Descrição da Invenção Problemas que a invenção deve solucionar
[005] Na técnica relacionada acima mencionada, é difícil correlacionar a quantidade de injeção de combustível para uma mudança real da concentração de álcool e, ao mesmo tempo, mesmo quando é fornecido um mapa de injeção de combustível que determina a correlação entre um estado de operação de um motor e uma quantidade de injeção de combustível, é necessário fornecer o mapa de injeção de combustível para cada concentração de álcool de combustível e por-tanto, é necessário atualizar todos os mapas de injeção de combustível cada vez que a especificação do motor é mudada.
[006] É um objetivo da presente invenção fornecer um dispositivo de controle de injeção de combustível de um motor de múltiplos combustíveis que pode superar os inconvenientes acima mencionados da técnica anterior e pode obter uma quantidade de injeção de combustível apropriada independente da concentração de álcool de combustível usando somente um mapa de injeção básico.
Meios para Solucionar o Problema
[007] Para alcançar o objetivo acima mencionado, a presente invenção é caracterizada por fornecer os seguintes meios em um dispositivo de controle de injeção de combustível que realiza um controle de uma quantidade de injeção de combustível misturado com álcool em um motor baseado em concentração de oxigênio em um gás de exaustão.
[008] (1) Um dispositivo de controle de injeção de combustível de um motor de múltiplos combustíveis da presente invenção é caracterizado por incluir: um sensor de concentração de oxigênio que é configurado para detectar a concentração de oxigênio no gás de exaustão; um meio de determinação que é configurado para determinar a concentração de álcool de combustível baseado em um valor medido da concentração de oxigênio; um mapa de injeção básico que é configurado pra determinar uma quantidade de injeção básica do combustível para cada estado de operação do motor; uma tabela de coeficiente de concentração de álcool que é configurada para determinar um coeficiente de concentração de álcool para cada combinação da quantidade de injeção básica do combustível e da concentração de álcool do combustível; um meio que é configurado para extrair a quantidade de injeção básica que corresponde ao estado de operação do motor a partir do mapa de injeção básico; um meio que é configurado pra extrair o coeficiente de concentração de álcool que corresponde à concentração de álcool do combustível e a quantidade de injeção básica do combustível da tabela de coeficiente de concentração de álcool; e meio que é configurado para calcular uma quantidade de injeção de combustível baseada na quantidade de injeção básica e o coeficiente de concentração de álcool.
[009] (2) O dispositivo de controle de injeção de combustível de um motor de múltiplos combustíveis da presente invenção é caracterizado pelo fato de que o coeficiente de concentração de álcool é determinado tal que quanto menor a quantidade de injeção básica, maior se torna o coeficiente de concentração de álcool.
[0010] (3) O dispositivo de controle de injeção de um motor de múltiplos combustíveis da presente invenção é caracterizado pelo fato de que o coeficiente de concentração de álcool é determinado em um valor aproximadamente fixo quando a quantidade de injeção básica é determinada em uma quantidade de injeção predeterminada ou mais.
Vantagem da Invenção
[0011] De acordo com a presente invenção, é possível obter os seguintes efeitos vantajosos.
[0012] (1) De acordo com a invenção requerida na reivindicação 1, a quantidade de injeção de combustível ótima pode ser obtida independente da concentração de álcool do combustível baseada em um único mapa de injeção básico e no coeficiente de concentração de álcool que usa a quantidade de injeção básica que pode ser determinada para cada concentração de álcool como um parâmetro sem fornecer o mapa de injeção básico de combustível para cada concentração de álcool. Consequentemente, mesmo quando é necessário rever a quantidade de injeção de combustível devido a uma mudança da especificação do motor ou similares, horas-homem para rever o mapa de injeção básico podem ser enormemente reduzidas.
[0013] (2) De acordo com a invenção requerida na reivindicação 2, embora a taxa de mudança de velocidade rotacional de motor-abertura de borboleta com relação a um tempo de injeção básico é aumentada em uma região de baixa rotação do motor, é possível realizar um controle estável aumentando uma taxa de incremento do coeficiente de concentração de álcool.
[0014] (3) De acordo com a invenção requerida na reivindicação 3, é possível controlar apropriadamente uma relação de ar/combustível sem tornar o controle complicado mesmo em uma região de alta rotação do motor.
Breve Descrição dos Desenhos
[0015] A figura 1 é uma vista mostrando a constituição total de um motor de combustão interna no qual um dispositivo de controle de injeção de combustível da presente invenção é aplicado e um sistema de controle de injeção de combustível do motor de combustão interna.
[0016] A figura 2 é um diagrama de bloco funcional mostrando a constituição de uma parte principal de uma ECU na figura 1.
[0017] A figura 3 é um diagrama de bloco funcional de um dispositivo de controle de injeção de combustível de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[0018] A figura 4 é um fluxograma mostrando uma operação do dispositivo de controle de injeção de combustível de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[0019] A figura 5 é uma vista mostrando um exemplo de um mapa de injeção básico.
[0020] A figura 6 é uma vista de comparação de uma quantidade de injeção de combustível quando uma concentração de álcool está em um primeiro nível (E1) e uma quantidade de injeção de combustível quando a concentração de álcool está em um terceiro nível (E3).
[0021] A figura 7 é uma vista de comparação de uma quantidade de injeção de combustível quando a concentração de álcool está em um primeiro nível (E1) e uma quantidade de injeção de combustível quando a concentração de álcool está em um quarto nível (E4).
[0022] A figura 8 é uma vista de comparação entre um coeficiente de concentração-E Ke1 quando a concentração de álcool está em um primeiro nível, um coeficiente de concentração-E Ke3 quando a concentração de álcool está em um terceiro nível, e um coeficiente de concentração-E Ke4 quando a concentração de álcool está em um quarto nível.
Melhor Modo de Realizar a Invenção
[0023] Primeiramente, um conceito básico da presente invenção é explicado. De acordo com a presente invenção, usando somente um mapa de injeção básico, uma quantidade de injeção de combustível correspondendo com a concentração de álcool de combustível pode ser obtida. Isto é, para otimizar a quantidade de injeção de combustível independente da concentração de álcool do combustível, uma quantidade de injeção de combustível obtida a partir do mapa de injeção básico é multiplicada por um coeficiente de concentração de álcool que usa uma quantidade de injeção básica para cada concentração de álcool do combustível como um parâmetro (daqui em diante referido como um coeficiente de concentração-E) obtendo assim a quantidade de injeção de combustível que corresponde à concentração de álcool do combustível.
[0024] Aqui, a quantidade de injeção de combustível depende de uma quantidade de ar de entrada que um motor exige, e convencionalmente, a quantidade de injeção de combustível é administrada em uma forma de um mapa de injeção básico que adota uma velocidade rotacional do motor Ne e abertura de borboleta TH (ou pressão negativa de entrada Pb) como parâmetros. Neste mapa de injeção básico, a quantidade de injeção de combustível é determinada para cada com-binação da velocidade rotacional do motor Ne e a abertura de borboleta TH (um ponto de grade do mapa), como exemplificado por um exemplo mostrado na figura 5. Consequentemente, determinando o coeficiente de concentração-E para cada concentração de álcool em respeito a cada ponto de grade, usando somente um mapa de injeção básico, a quantidade de injeção de combustível pode ser otimizada independente da concentração de álcool do combustível. No entanto, tal método exige o registro do coeficiente de concentração-E para cada concentração de álcool com respeito a cada ponto de grade e, portanto, o número de coeficiente de concentração-E se torna enorme.
[0025] Por outro lado, por referência ao mapa de injeção básico mostrado na figura 5, como indicado pelos pontos de grade A, B, C no desenho, existe um número grande de pontos de grade que tem a mesma quantidade de injeção de combustível ou similar. Adicionalmente, de acordo com um resultado de uma experiência e similares, realizada por inventores da presente invenção, é confirmado que com respeito aos pontos de grade que têm a mesma quantidade de injeção de combustível ou similar na concentração de álcool que se torna refe-rência, também em outra concentração de álcool, as quantidades de injeção de combustível dos pontos de grade respectivos, se tornam mutuamente iguais a ou substancialmente iguais uma a outra na mesma concentração de álcool embora uma quantidade absoluta seja mudada para cada concentração de álcool.
[0026] Na figura 6, uma quantidade de injeção de combustível Timap de cada ponto de grade em um primeiro nível (E1) onde a concentração de álcool é suficientemente baixa, é tomada em um eixo de uma abscissa, e um coeficiente de concentração-E (Ke3) que é obtido dividindo a quantidade de injeção de combustível do mesmo ponto de grade em um terceiro nível (E3) onde a concentração de álcool é alta com uma quantidade de injeção de combustível do mesmo ponto de grade no primeiro nível E1 é tomada no eixo das coordenadas. Como pode ser entendido a partir do desenho, a quantidade de injeção de combustível Timap no primeiro nível E1 e o coeficiente de concentração-E Ke3 mostram a alta correção, e a quantidade de injeção de combustível no terceiro nível E3 pode ser otimizada independente do ponto de grade multiplicando a quantidade de injeção de combustível Timap no primeiro nível E1 pelo coeficiente de concentração-E Ke3.
[0027] Desta maneira, na figura 7, uma quantidade de injeção de combustível Timap de cada ponto de grade em um primeiro nível (E1) que se torna referência é tomada em um eixo de abscissa, e um coeficiente de concentração-E (Ke4) que é obtido dividindo uma quantidade de injeção de combustível do mesmo ponto de grade em um quarto nível (E4) tendo concentração de álcool suficientemente alta com uma quantidade de injeção de combustível do mesmo ponto de grade no primeiro nível (E1) é tomado em um eixo de ordenadas. Também é entendido a partir do desenho que a quantidade de injeção de combustível Timap no primeiro nível E1 e o coeficiente de concentração-E Ke4 mostram a alta correção, e a quantidade de injeção de combustível no quarto nível E4 pode ser otimizada independente do ponto de grade multiplicando a quantidade de injeção de combustível Timap no primeiro nível E1 que se torna a referência pelo coeficiente de concentração-E Ke4.
[0028] Adicionalmente, a figura 8 é uma vista mostrando a relação entre a quantidade de injeção de combustível Timap no primeiro nível E1 que se torna referência e os coeficientes de concentração-E Ke3, Ke4 em concentrações de álcool respectivas, baseados no resultado da experiência acima mencionada. É entendido a partir do desenho que a regularidade é reconhecida entre a quantidade de injeção básica e o coeficiente de concentração-E obtido baseado em cada concentração de álcool. Isto é, é entendido que quanto menor a quantidade de injeção básica, maior o coeficiente de concentração-E se torna, e o coeficiente de concentração-E se torna substancialmente igual quando a quantidade de injeção básica é determinada em uma quantidade de injeção predeterminada ou mais.
[0029] A presente invenção foi feita baseada no resultado acima mencionado de apreciação e visa a otimização das quantidades de injeção de combustível em todas as concentrações de álcool baseadas em somente um mapa de injeção básico relacionado à certa concentração de álcool e uma pluralidade de coeficientes de concentração-E determinados com respeito a algumas concentrações de álcool usando o mapa de injeção básico como referência.
[0030] A seguir, um modo melhor de realizar a presente invenção é explicado em detalhe em conjunto com os desenhos. A figura 1 é uma vista mostrando a constituição toda de urn motor de combustão interna no qual o dispositivo de controle de injeção de combustível da presente invenção é aplicado em um sistema de controle de injeção de combustível do motor de combustão interna.
[0031] Um tubo de entrada 2 e um tubo de exaustão 7 são conectados a um motor 1, e um filtro de ar 3 é fornecido em um lado à montante do tubo de entrada 2. Uma quantidade de ar de entrada para o motor 1 é regulada por uma válvula de borboleta 4 disposta no interior do tubo de entrada 2. A abertura da válvula de borboleta 4 é detectada por um sensor de abertura de borboleta (daqui em diante expresso como um sensor de TH) 11.
[0032] Um sensor de pressão absoluta do tubo de entrada (daqui em diante expresso como um sensor PBA) 12 mede uma pressão absoluta de tubo de entrada PBA. Um sensor de temperatura de entrada (daqui em diante expresso como um sensor TA) 16 mede uma temperatura de entrada TA no tubo de entrada 2. Um sensor de temperatura de água (daqui em diante expresso como um sensor TW) 13 mede uma temperatura de resfriamento de água TW do motor 1. Um sensor de ângulo de manivela (daqui em diante expresso como um sensor CRK) 14 mede um ângulo de manivela CRK indicativo de uma posição de manivela do motor 1.
[0033] Um catalisador de três vias 8 é fornecido em um lado à jusante do tubo de exaustão 7, e um sensor de concentração de oxigênio (daqui em diante expresso como um sensor 02) 15 que mede a concentração de oxigênio de um gás de exaustão no tubo de exaustão 7, está disposto entre o motor 1 do tubo de exaustão 7 e o catalisador de três vias 8. Um dispositivo de controle de motor (ECU: Unidade de Controle Eletrônico) 10 executa vários controles de motor incluindo um controle de injeção de combustível baseado em valores medidos emitidos dos sensores respectivos acima mencionados. Um injetor 5 é aberto em um sinal de controle de injeção emitido da ECU 10, e injeta gasolina ou um combustível misturado que consiste em gasolina e álcool.
[0034] A figura 2 é um diagrama de bloco funcional mostrando a constituição de partes principais da ECU acima mencionada 10. No desenho, os mesmos símbolos indicam partes idênticas ou similares às partes acima mencionadas. Aqui, as constituições que são desnecessárias para a explicação da presente invenção não são mostradas no desenho.
[0035] A ECU 10 inclui, como componentes principais da mesma, uma CPU 21, uma RAM 22 que fornece uma área de trabalho na CPU 21, uma ROM 23 na qual programas executados pela CPU 21 e informação para um controle de injeção (mapa de injeção básico de combustível, um mapa de coeficiente de concentração-E, várias tabelas de coeficiente de correção e similares descritos posteriormente) são armazenados em uma maneira não-volátil, e uma EEP-ROM 24 em que vários parâmetros são armazenados em uma maneira regravável e não-volátil. A CPU 21 e vários elementos de memória 22, 23, 24 são mutuamente conectados um no outro por um barramento interno.
[0036] A figura 3 é um diagrama de bloco que funcionalmente expressa a constituição do dispositivo de controle de combustível da presente invenção. No desenho, os mesmos símbolos indicam partes idênticas ou similares às partes acima mencionadas.
[0037] Uma parte de determinação de concentração-E 100 determina a concentração de álcool (concentração de etanol nesta modalidade) baseada em um valor medido (tensão) VO2 do sensor de 02 15. No mapa de injeção básico 101 do combustível, a quantidade de injeção básica ótima Timap quando a concentração de álcool está no primeiro nível (E1) é armazenada em uma forma de mapa que usa uma velocidade rotacional do motor Ne e abertura de borboleta TH como parâmetros. Na tabela de coeficiente de concentração-E 102, o coefi-ciente de concentração-E que é multiplicado pela quantidade de injeção básica Timap para calcular a quantidade de injeção Ti que corresponde à concentração de álcool é armazenada em uma forma de tabela para cada concentração de álcool do combustível.
[0038] Em uma tabela de grupo de coeficientes de correção 103, inclusive de uma tabela de coeficiente de correção para obter um coeficiente de correção de temperatura do ar de entrada KTA que corresponde a uma temperatura de entrada TA obtida baseada em um resultado medido do sensor TA 16, as várias tabelas de coeficiente de correção para obter um coeficiente de correção de temperatura KTW, um coeficiente de correção de aceleração TACC, um coeficiente de correção de ambiente e similares baseado em valores medidos de vários sensores, tais como o sensor TH 11, o sensor PBA 12, o sensor TW 13, o sensor CRK 15, são armazenados.
[0039] Uma parte de extração de quantidade de injeção básica 104 extrai a quantidade de injeção básica Timap que corresponde à velocidade rotacional do motor Ne e a abertura de borboleta TH, por exemplo, a partir do mapa de injeção básico 101 como um parâmetro do motor. Uma parte de extração de coeficiente de concentração-E 105 extrai o coeficiente de concentração-E que corresponde ao resultado de determinação da concentração de álcool obtida pela parte de determinação de concentração-E 100 e a quantidade de injeção básica acima mencionada Timap da tabela de coeficiente de concentração-E 102 acima mencionada. Uma parte de cálculo de quantidade de injeção de combustível 106 calcula uma quantidade de injeção de combustível Tiout injetada a partir do injetor 5 multiplicando a quantidade de injeção básica acima mencionada Timap pelo coeficiente de concentração-E e, adicionalmente, adicionando vários coeficientes de correção registrados na tabela de grupo de coeficientes de correção 103 para tai valor obtido pela multiplicação ou ainda multiplicando o valor por vários coeficientes de correção.
[0040] A figura 4 é um fluxograma mostrando uma operação desta modalidade, e a operação é repetida em um ciclo predeterminado durante uma operação do motor.
[0041] Na etapa S1, a parte de determinação de concentração-E acima mencionada 100 determina a concentração de álcool baseada no valor medido (tensão) VO2 do sensor de concentração de oxigênio 15 acima mencionado. Aqui, a explicação é contínua assumindo que a concentração de álcool é determinada para estar no terceiro nível (E3). Na etapa S2, como os parâmetros indicativos de um estado de operação do motor, a velocidade rotacional do motor Ne e a abertura de borboleta TH são aplicados pela parte de determinação de concentração-E 100. Na etapa S3, a parte de extração de quantidade de injeção básica 104 recupera o mapa de injeção básico 101, usando a velocidade rotacional do motor Ne e a abertura de borboleta TH acima mencionadas como parâmetros e extrai a quantidade de injeção básica Timap que corresponde a um estado de operação de motor presente.
[0042] Na etapa S4, a parte de extração de coeficiente de concentração-E 105 acima mencionada recupera a tabela de coeficiente de concentração-E 102 baseada na concentração de álcool acima mencionada e quantidade de injeção básica Timap, e extrai o coeficiente de concentração-E Ke3 que é multiplicado pela quantidade de injeção básica presente Timap para calcular a quantidade de injeção ótima quando a concentração de álcool está no terceiro nível (E3). Aqui, quando o coeficiente de concentração-E intermediário que corresponde ao resultado da determinação da concentração de álcool não está ainda registrado na tabela de coeficiente de concentração-E 102, o coeficiente de concentração-E pode ser calculado realizando o processo de interpolação ou processo de extrapolação baseado em dois coeficientes de concentração-E na vizinhança da concentração de álcool.
[0043] Na etapa S5, a quantidade de injeção básica acima mencionada Timap é multiplicada pelo coeficiente de concentração-E Ke3, e a quantidade de injeção de combustível Tiout é calculada adicionando adequadamente outro coeficiente de correção ao valor multiplicado ou multiplicando o valor multiplicado por outro coeficiente de correção. Listagem de Referência 1 motor 2 tubo de entrada 3 filtro de ar 4 válvula borboleta 5 injeto r 7 tubo de exaustão 8 catalisador de três vias 10 dispositivo de controle de motor 11 sensor de abertura de borboleta 12 sensor de pressão absoluta de tubo de entrada 13 sensor de temperatura da água 14 sensor de ângulo de manivela 15 sensor de concentração de oxigênio 16 sensor de temperatura de ar de entrada 21 CPU 22 RAM 23 CPU 24 EEP-ROM

Claims (2)

1. Dispositivo de controle de injeção de combustível de um motor de múltiplos combustíveis que é configurado para controlar uma quantidade de injeção de um combustível misturado com álcool para um motor baseado na concentração de oxigênio em um gás de exaustão, o dispositivo de controle de injeção de combustível que compreende: um sensor de concentração de oxigênio que é configurado para detectar a concentração de oxigênio no gás de exaustão; um meio que é configurado para determinar a concentração de álcool de combustível baseado em um valor medido da concentração de oxigênio; um mapa de injeção básico que é configurado pra determinar uma quantidade de injeção básica do combustível para cada estado de operação do motor; uma tabela de coeficiente de concentração de álcool que é configurada para determinar um coeficiente de concentração de álcool para cada combinação da quantidade de injeção básica do combustível e da concentração de álcool do combustível; um meio que é configurado para extrair a quantidade de injeção básica que corresponde ao estado de operação do motora partir do mapa de injeção básico; um meio que é configurado pra extrair o coeficiente de concentração de álcool que corresponde à concentração de álcool do combustível e a quantidade de injeção básica do combustível da tabela de coeficiente de concentração de álcool; e um meio que é configurado para calcular uma quantidade de injeção de combustível baseada na quantidade de injeção básica e o coeficiente de concentração de álcool, caracterizado pelo fato de que a tabela de coeficiente de concentração de álcool inclui um primeiro nível que tem concentração de álcool suficientemente baixa, um terceiro nível que tem alta concentração de álcool, e um quarto nível que tem concentração de álcool suficientemente alta, o coeficiente de concentração de álcool é determinado de tal que quanto menor a quantidade de injeção básica no terceiro nível e no quarto nível, maior o coeficiente de concentração de álcool se torna, e o coeficiente de concentração de álcool é calculado realizando o processo de interpolação ou processo de extrapolação com base em dois coeficientes de concentração de álcool nos arredores da concentração de álcool na tabela de coeficiente de concentração de álcool.
2. Dispositivo de controle de injeção de um motor de múltiplos combustíveis, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o coeficiente de concentração de álcool é determinado em um valor aproximadamente fixo quando a quantidade de injeção básica é determinada em uma quantidade de injeção predeterminada ou maior.
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