DE19913908A1 - Cylinder deactivation and recommissioning procedures - Google Patents
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Abstract
Um die Zylinderabschaltung oder Wiederinbetriebnahme von abgeschalteten Zylindern (A, B, C, D) bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine ruckelarm zu gestalten, werden die Zylinder (A, B, C, D) der Brennkraftmaschine in zwei Gruppen (C, D; A, B) abgeschaltet bzw. wieder in Betrieb genommen. Die Zeitdauer (T/2) zwischen der Abschaltung bzw. Wiederinbetriebnahme dieser beiden Gruppen wird so gewählt, daß sie einer halben Periodendauer einer charakteristischen Ruckelschwingung des Antriebsstrangs der Brennkraftmaschine entspricht.The cylinders (A, B, C, D) of the internal combustion engine are divided into two groups (C, D; A, B) switched off or put back into operation. The time period (T / 2) between the shutdown or recommissioning of these two groups is chosen so that it corresponds to half a period of a characteristic jerky vibration of the drive train of the internal combustion engine.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zylinderabschaltung und Wiederinbetriebnahme bei einer Mehrzylinder-Brennkraft maschine, deren Zylinder sequentiell abgeschaltet und wieder in Betrieb genommen werden können.The invention relates to a method for cylinder deactivation and restarting with a multi-cylinder internal combustion engine machine whose cylinders are sequentially turned off and on again can be put into operation.
Um die Wirtschaftlichkeit beim Betrieb einer Brennkraftma schine, insbesondere einer in einem Fahrzeug arbeitenden Brennkraftmaschine zu steigern, wird im Schubbetrieb übli cherweise eine Zylinderabschaltung vorgenommen. Dabei werden einzelne oder alle Zylinder der Brennkraftmaschine abgeschal tet, so daß es nicht zur Zündung eines Kraftstoff/Luft- Gemisches kommt. Für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen sind dabei verschiedene Verfahren bekannt, um die Zylinder ein zeln, d. h., sequentiell abzuschalten und wieder in Betrieb zu nehmen. So können beispielsweise Einspritzvorgänge in einzel ne Zylinder unterbunden oder Gaswechselventile dauerhaft ge schlossen gehalten werden. Die Zylinderabschaltung findet da bei in der Regel mit festen, vordefinierten Zylinderabschalt mustern statt, beispielsweise wird entsprechend der Zündrei henfolge für alle Zylinder die Kraftstoffeinspritzung einge stellt.To the economy when operating an internal combustion engine machine, especially one working in a vehicle Increasing the internal combustion engine is common in overrun cylinder deactivation. In doing so individual or all cylinders of the internal combustion engine are shuttered tet so that it does not ignite a fuel / air Mix comes. For multi-cylinder internal combustion engines doing various methods known to insert the cylinder tent, d. i.e., shutdown sequentially and back on to take. For example, injection processes in single ne cylinders prevented or gas exchange valves permanently switched on be kept closed. The cylinder deactivation takes place there usually with fixed, predefined cylinder deactivation pattern instead of, for example, the ignition match order for all cylinders poses.
Naturgemäß ist mit einer Zylinderabschaltung bzw. -wiederinbetriebnahme ein gewisses Ruckeln verbunden, da mit der Abschaltung die Last schlagartig auf Null fällt und ein Schleppmoment entsteht. Es ist Aufgabe der vorliegenden Er findung, Verfahren zur Wiederzylinderabschaltung und Wiede rinbetriebnahme von abgeschalteten Zylindern anzugeben, mit denen dieses Ruckeln gemindert ist.Naturally, with cylinder deactivation or -Recommissioning associated with some jerking as with the shutdown the load suddenly drops to zero and on Drag torque arises. It is the task of the present Er Finding, procedure for re-cylinder shutdown and Wiede r Commissioning of deactivated cylinders with to which this jerking is reduced.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 2 defi nierte Erfindung gelöst. This object is defined by the in claims 1 and 2 ned invention solved.
Erfindungsgemäß wird bei der Zylinderabschaltung bzw. Wiede rinbetriebnahme abgeschalteter Zylinder die Eigenschwingung des Antriebstrangs berücksichtigt. Der Grundgedanke der Er findung liegt darin, daß die Zylinderabschaltung bzw. Wiede rinbetriebnahme auf zwei Stufen verteilt wird. Zu einem Zeit punkt, zu dem die Zylinderabschaltung oder Wiederinbetrieb nahme angefordert wird, wird nur eine Hälfte der Zylinder ab geschaltet und erst zu einem geeigneten späteren Zeitpunkt die zweite Hälfte.According to the invention in the case of cylinder deactivation or repetition When the cylinder is switched off, the natural vibration of the drive train is taken into account. The basic idea of the Er invention is that the cylinder deactivation or Wiede commissioning is divided into two stages. At a time point at which cylinder deactivation or restart is requested, only half of the cylinders will be removed switched and only at a suitable later time the second half.
Damit erreicht man zum einen eine möglichst geringe Anregung des Antriebsstranges zu unerwünschten Ruckelschwingungen.On the one hand, this gives the least possible excitation the drive train to undesirable jerky vibrations.
Um diese Schwingung zum anderen schnell wieder zu dämpfen, wird die zweite Zylindergruppe im darauffolgenden Wendepunkt des Drehzahlverlaufs, d. h. wenn die Drehzahl in die entgegen gesetzte Richtung von der Soll-Drehzahl abzuweichen beginnt, abgeschaltet bzw. wieder in Betrieb genommen.In order to dampen this vibration again quickly, becomes the second group of cylinders at the following turning point the speed curve, d. H. if the speed in the opposite direction begins to deviate from the target speed, switched off or put back into operation.
Natürlich muß aus Betriebsgründen der Brennkraftmaschine z. B. bei der Abschaltung bzw. der Wiederinbetriebnahme der Ein spritzung ein gewisser Vorlauf berücksichtigt werden, damit zum Zeitpunkt des Wendepunktes des Drehzahlverlaufs tatsäch lich die entsprechenden Zylinder abgeschaltet sind bzw. wie der in Betrieb genommen wurden.Of course, for operational reasons the internal combustion engine must, for. B. when the On is switched off or restarted injection a certain lead time are taken into account so at the time of the turning point of the speed curve actually Lich the corresponding cylinders are switched off or how which have been put into operation.
Die Zeitdauer zwischen Abschalten bzw. Wiederinbetriebnahme der ersten und der zweiten Zylindergruppe ist betriebsabhän gig zu wählen, da z. B. die Drehzahl oder die Gangwahl Einfluß auf die Ruckelschwingungen haben.The time between switching off or restarting the first and the second cylinder group is operationally dependent gig to choose because z. B. the speed or the gear selection influence to have the jerky vibrations.
Da die Ruckelschwingungen durch die Momentenänderung bei Ab schaltung bzw. Wiederinbetriebnahme verursacht wird, kann man aus der Differenz zwischen Soll- und Ist-Drehzahl eine Ruc kelfunktion gewinnen, deren halbe Periodendauer die Zeitspan ne zwischen Abschaltung der einen Zylindergruppe und der an deren Zylindergruppe bzw. zwischen Wiederinbetriebnahme der einen Zylindergruppe und der anderen Zylindergruppe ist.Since the jerky vibrations caused by the torque change at Ab circuit or recommissioning is caused, one can a ruc from the difference between the target and actual speed gain function, half the period of which is the time span ne between switching off one cylinder group and the on their cylinder group or between restarting the one cylinder group and the other cylinder group.
Durchläuft die Brennkraftmaschine nicht-stationäre Betriebs zustände, muß die vorbestimmte Zeitdauer entsprechend korri giert werden, beispielsweise indem sie in Segmenten des Kur belwellensignals gemessen wird und um Änderungen hinsichtlich Einspritzbeginn und -dauer bereinigt wird.The internal combustion engine goes through non-stationary operation states, the predetermined period of time must be corrected accordingly be greeted, for example by being in segments of the cure belwellensignal is measured and changes in terms Injection start and duration is adjusted.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are in the Un marked claims.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnung zeigt:The invention is described below with reference to the Drawing explained in more detail in an embodiment. The Drawing shows:
Fig. 1 ein Schaubild mit dem Verlauf einer Schubab schaltung in segmentsynchroner Darstellung, Fig. 1 is a diagram showing the course of a circuit in Schubab segment synchronous representation,
Fig. 2 drei verschiedene Größen beim Einleiten der Zylinderabschaltung und Fig. 2 three different sizes when initiating the cylinder shutdown and
Fig. 3 eine Zeitreihe einer beispielhaften Ruckelfunktion. Fig. 3 is a time series of an exemplary Ruckelfunktion.
Im folgenden wird die Zylinderabschaltung einer Vierzylinder- Brennkraftmaschine beschrieben. Die erfindungsgemäßen Verfah ren gelten natürlich auch für beliebige Mehrzylinder- Brennkraftmaschinen und auch analog für die Wiederinbetrieb nahme abgeschalteter Zylinder. Ebenso kann auch nur ein Teil der vorhandenen Zylinder der Brennkraftmaschine abgeschaltet werden, und einige Zylinder können weiter betrieben werden.In the following the cylinder deactivation of a four-cylinder Internal combustion engine described. The method according to the invention of course also apply to any multi-cylinder Internal combustion engines and also analog for re-commissioning deactivated cylinder. Likewise, only a part the existing cylinder of the internal combustion engine is switched off and some cylinders can continue to operate.
Um das Ruckeln bei sequentieller Zylinderabschaltung einer Brennkraftmaschine zu vermeiden oder zu mindern, werden die Zylinder in zwei Gruppen nacheinander abgeschaltet. To the bucking in sequential cylinder deactivation one To avoid or reduce the internal combustion engine, the Cylinder switched off in two groups one after the other.
Soll eine Schubabschaltung eingeleitet werden, wird zuerst eine Hälfte der Zylinder abgeschaltet. Dies ist in Fig. 1 veranschaulicht. In Fig. 1 sind mit dem mit 1 bezeichneten Symbol Einspritzvorgänge, mit dem mit 2 bezeichneten Symbol unterbleibende Einspritzvorgänge, mit dem mit 3 bezeichneten Symbol Zündungen, mit dem mit 4 bezeichneten Symbol ein mo menterzeugender Arbeitstakt eines entsprechenden Zylinders und mit dem mit 5 bezeichneten Symbol ein momentaufnehmender Arbeitstakt ohne Zündung von Kraftstoff/Luft-Gemisch darge stellt.If a fuel cut-off is to be initiated, half of the cylinders are switched off first. This is illustrated in Fig. 1. In Fig. 1 are with the symbol 1 , injection processes, with the symbol 2 , no injections, with the symbol 3 , ignitions, with the symbol 4 , a moment-generating stroke of a corresponding cylinder, and with the symbol 5 represents a momentary work cycle without ignition of fuel / air mixture Darge.
In Fig. 1 ist der Verlauf der Zylinderabschaltung für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine wiedergegeben, wobei die Zy linder mit A, B, C und D in ihrer Zündreihenfolge entspre chend bezeichnet sind. Mit Zeitpunkt t1 ist, der Beginn des Abschaltens der ersten Zylindergruppe, mit Zeitpunkt t2 der Beginn des Abschaltens der zweiten Zylindergruppe, mit Zeit punkt t3 der Zeitpunkt des ersten ausbleibenden Arbeitstaktes der ersten Zylindergruppe und mit Zeitpunkt t4 der Zeitpunkt des ersten ausbleibenden Arbeitstaktes der zweiten Zylinder gruppe bezeichnet. Die in das Schaubild eingezeichnete Kurve 6 gibt den Verlauf der Ruckelfunktion wieder.In Fig. 1, the course of the cylinder shutdown for a four-cylinder internal combustion engine is shown, the Zy cylinder with A, B, C and D are designated accordingly in their firing order. At time t 1 is the start of switching off the first cylinder group, at time t 2 the start of switching off the second cylinder group, at time t 3 the time of the first missing working stroke of the first cylinder group and at time t 4 the time of the first missing Working cycle of the second cylinder group called. Curve 6 drawn in the diagram shows the course of the bucking function.
Wird zum Zeitpunkt t1 festgestellt, daß mit der Schubabschal tung begonnen werden muß, wird die nächste und übernächste Einspritzung unterbunden und so eine erste Zylindergruppe ge bildet. Im in Fig. 1 dargestellten Fall besteht die erste Zy lindergruppe aus den Zylindern C und D, die zuerst abgeschal tet werden. Zum Zeitpunkt t3 liefern die abgeschalteten Zy linder der ersten Zylindergruppe ein negatives Moment. Durch dieses beginnt die Ist-Drehzahl der Brennkraftmaschine von der Soll-Drehzahl abzuweichen. Es stellt sich eine Dreh zahlabweichung nach unten ein.If it is found at time t 1 that the thrust cut-off device must be started, the next and the next but one injection is prevented and thus forms a first cylinder group. In the case shown in Fig. 1, the first Zy cylinder group consists of the cylinders C and D, which are switched off first. At time t 3 , the deactivated cylinders of the first cylinder group deliver a negative torque. This causes the actual speed of the internal combustion engine to deviate from the target speed. There is a speed deviation downwards.
Um die mit der Zylinderabschaltung angeregte Ruckelschwingung möglichst gering zu halten, wird die zweite Zylindergruppe, im Beispiel der Fig. 1 die Zylinder A und B noch über t3 hin aus weiterbetrieben und erst später abgeschaltet. Im Beispiel der Fig. 1 führen sie noch ein weiteres Arbeitsspiel durch. Dadurch ist die Anregung des Antriebsstranges zu Ruckel schwingungen geringer.In order to keep the jerky vibration excited by the cylinder deactivation as low as possible, the second cylinder group, in the example of FIG. 1, the cylinders A and B is still operated beyond t 3 and only switched off later. In the example in FIG. 1, they carry out yet another work cycle. As a result, the excitation of the drive train to jerky vibrations is lower.
Dann wird die Abschaltung der zweiten Zylindergruppe, d. h. der Zylinder A und B so durchgeführt, daß sie ihr negative Moment zu einem Zeitpunkt leisten, zu dem die Ist-Drehzahl ruckelbedingt beginnt, über die Soll-Drehzahl zu steigen.Then the shutdown of the second group of cylinders, i. H. the cylinders A and B performed so that they are negative Achieve moment at a time when the actual speed due to jerky starts to rise above the target speed.
Dies ist bei Betrachtung der Ruckelfunktion 6 besser zu ver stehen. Sie wird aus der Drehzahlabweichung gewonnen, indem die Ist-Drehzahl von der Soll-Drehzahl subtrahiert wird. Ein beispielhafter Verlauf einer solchen Ruckelfunktion ist in Fig. 3 dargestellt. Der entsprechende Ausschnitt der Kurve 6 ist in Fig. 1 eingetragen. Wie man sieht, beginnt der Wert der Ruckelfunktion mit dem Einsetzen der Schubabschaltung zu steigen.This is better understood when considering the jerk function 6 . It is obtained from the speed deviation by subtracting the actual speed from the target speed. An exemplary course of such a jerk function is shown in FIG. 3. The corresponding section of curve 6 is entered in FIG. 1. As you can see, the value of the jerk function begins to increase with the start of the overrun cut-off.
Dies hat seine Ursache darin, daß das negative Moment der ab geschalteten Zylinder eine Anregung des Antriebsstranges be wirkt.This is because the negative moment of the ab switched cylinder be an excitation of the drive train works.
Nun werden die Zylinder A und B der zweiten Zylindergruppe so abgeschaltet, daß sie mit dem Nulldurchgang der Ruckelfunkti on 6, d. h. mit dem Wendepunkt des zeitlichen Drehzahlverlau fes das volle Schleppmoment der Brennkraftmaschine bereit stellen. Dadurch wird das Ruckeln schnell gedämpft.Now the cylinders A and B of the second cylinder group are switched off so that they provide the full drag torque of the internal combustion engine with the zero crossing of the jerk function on 6 , ie with the turning point of the temporal rotational speed curve. This quickly dampens the bucking.
Die Auswirkung dieses Verfahrens ist in Fig. 2 genauer ge zeigt. Fig. 2A zeigt in einer Zeitreihe den Betriebsgrad der Brennkraftmaschine, wobei 1 Betrieb aller Zylinder und 0 vollständige Schubabschaltung bedeutet. Fig. 2B zeigt den zeitlichen Verlauf der Drehzahl der Brennkraftmaschine wäh rend der Schubabschaltung. The effect of this method is shown in more detail in Fig. 2. Fig. 2A shows in a time series the operation efficiency of the internal combustion engine, where 1 all cylinders operation, and 0 complete fuel cut means. Fig. 2B shows the time course of the speed of the internal combustion engine during overrun fuel cutoff.
Wie zu sehen ist, sind zum Zeitpunkt t3 die Zylinder der er sten Zylindergruppe abgeschaltet. Im Beispiel der Fig. 1 wa ren das die Zylinder C und D. Der Betriebsgrad der Brenn kraftmaschine sinkt auf 0,5 und die in Kurve 11 dargestellte Drehzahl beginnt zu fallen, d. h. sie sinkt unter die Soll- Drehzahl. Die zweite Zylindergruppe wird nun zu t4 so abge schaltet, daß ihr Schleppmoment zu dem Moment entsteht, zu dem die Ist-Drehzahl beginnt, über die Soll-Drehzahl zu steigen. Deshalb wird zum Zeitpunkt t4 der Betriebsgrad der Brennkraftmaschine auf 0 gesetzt, wie es Kurve 10 in Fig. 2A zeigt. Wie die Kurve 11 in Fig. 2B wiedergibt, wird durch dieses Vorgehen die Ruckelschwingung im Antriebsstrang der Brennkraftmaschine, die sich in Drehzahlschwingungen wieder spiegelt, schnell abgedämpft. Kurve 11 zeigt zum Vergleich den Drehzahlverlauf, wenn zum Zeitpunkt t3 der Betriebsgrad, der Brennkraftmaschine auf 0 gesetzt würde, d. h. alle Zylin der gleichzeitig abgeschaltet würden.As can be seen, the cylinders of the first cylinder group are switched off at time t 3 . In the example of Fig. 1 were the cylinders C and D. The operating degree of the internal combustion engine drops to 0.5 and the speed shown in curve 11 begins to fall, ie it drops below the target speed. The second group of cylinders is now switched to t 4 so that its drag torque arises at the moment at which the actual speed begins to rise above the target speed. Therefore, the operating degree of the internal combustion engine is set to 0 at time t 4 , as shown by curve 10 in FIG. 2A. As curve 11 in FIG. 2B shows, this procedure quickly dampens the jerky vibration in the drive train of the internal combustion engine, which is reflected in speed vibrations. For comparison, curve 11 shows the speed curve if the operating degree of the internal combustion engine were set to 0 at time t 3 , ie all cylinders were switched off at the same time.
Aus Fig. 2A wie auch aus Fig. 1 ergibt sich, daß die Zeitdau er zwischen dem Abschalten der ersten Zylindergruppe und dem Abschalten der zweiten Zylindergruppe von ausschlaggebender Bedeutung für die ruckelarme Zylinderabschaltung ist. Diese Zeitdauer ist in Fig. 1 und 2 mit T/2 bezeichnet. Sie stellt die halbe Periodendauer der in Kurve 6 der Fig. 3 abgebilde ten Ruckelfunktion dar.From Fig. 2A as well as from Fig. 1 it follows that the time between switching off the first cylinder group and switching off the second cylinder group is of crucial importance for the low-jerky cylinder deactivation. This time period is designated T / 2 in FIGS. 1 and 2. It represents half the period of the jerk function shown in curve 6 of FIG. 3.
Diese halbe Periodendauer der Antriebsstrangschwingung ist natürlich abhängig von den Eigenschaften des Antriebsstran ges, insbesondere von der Getriebeübersetzung.This is half the period of the powertrain vibration of course depending on the properties of the drive train ges, especially of the gear ratio.
In einer vorteilhaften Ausbildung ist die Zeitdauer in Abhän gigkeit vom gewählten Gang sowie der Drehzahl in einer Tabel le im Betriebssteuergerät der Brennkraftmaschine gespeichert. Bei einer Zylinderabschaltung wird sie aus der Tabelle ausge lesen und daraus der Zeitpunkt t2 für die zweite Zylinder gruppe bestimmt. In an advantageous embodiment, the length of time is stored as a function of the selected gear and the speed in a table in the operating control unit of the internal combustion engine. In the event of a cylinder deactivation, it is read from the table and the time t 2 for the second cylinder group is determined therefrom.
Optional kann diese der Tabelle entnommene Zeitdauer im Be trieb der Brennkraftmaschine adaptiv korrigiert werden, indem beispielsweise gangabhängig die Periodendauer der Ruckel schwingung aus dem Verlauf der Ruckelfunktion 6 gemessen und in einen Korrekturwert umgesetzt wird, mit dem der entspre chende in der Tabelle gespeicherte Wert korrigiert wird.Optionally, this period of time taken from the table in the operation of the internal combustion engine can be adaptively corrected, for example by measuring the period duration of the jerky vibration from the course of the jerky function 6 and converting it into a correction value with which the corresponding value stored in the table is corrected .
Wird die Zylinderabschaltung durch Unterbrechung der Kraft stoffeinspritzung vorgenommen, muß die halbe Periodendauer T/2 der Antriebsstrangschwingung bereits vor Einleiten der Schubabschaltung festgelegt werden, da die Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung zu t1 bzw. t2 um einiges vor dem Zeit punkt t3 bzw. t4 erfolgen muß, zu dem der jeweilige Zylinder ein Schleppmoment liefert und das Ruckeln entsprechend beein flußt. Die adaptive Anpassung eines Korrekturfaktors, der auf den in der Tabelle abgespeicherten Wert für die Periodendauer T/2 angewendet wird, ist deshalb besonders vorteilhaft, um auf Langzeitänderungen im Antriebsstrang der Brennkraftma schine zu reagieren.If the cylinder shutdown is carried out by interrupting the fuel injection, half the period T / 2 of the drive train vibration must be determined before initiating the overrun fuel cutoff, since the interruption of the fuel injection at t 1 and t 2 somewhat before the time t 3 and t 4 must take place, to which the respective cylinder delivers a drag torque and influences the bucking accordingly. The adaptive adaptation of a correction factor, which is applied to the value stored in the table for the period T / 2, is therefore particularly advantageous in order to react to long-term changes in the drive train of the internal combustion engine.
Claims (9)
die Abschaltung der Zylinder zweistufig so erfolgt, daß in einer ersten Stufe ein Teil der Zylinder der Brennkraftma schine abgeschaltet und danach in einer zweiten Stufe ein weiterer Teil der Zylinder der Brennkraftmaschine abgeschal tet wird, wobei
zwischen Einleitung der ersten und Einleitung der zweiten Stufe eine vorbestimmte Zeitdauer gewartet wird, welche be triebsabhängig gewählt wird.1. Procedure for cylinder deactivation in a multi-cylinder internal combustion engine, the cylinders of which can be individually switched off, in which
the switching off of the cylinders takes place in two stages so that a part of the cylinders of the internal combustion engine is switched off in a first stage and then another part of the cylinders of the internal combustion engine is switched off in a second stage, whereby
a predetermined period of time is waited between initiation of the first and initiation of the second stage, which is selected depending on the operating mode.
zwischen Einleitung der ersten und Einleitung der zweiten Stufe eine vorbestimmte Zeitdauer gewartet wird, welche be triebsabhängig gewählt wird.2. Method for restarting switched off cylinders in a multi-cylinder internal combustion engine, the cylinders of which can be put back into operation individually, in which the restarting of deactivated cylinders takes place in two stages such that in a first stage a part of the cylinders of the internal combustion engine are put back into operation and then in a second stage, a further part of the cylinders is put into operation again, whereby
a predetermined period of time is waited between initiation of the first and initiation of the second stage, which is selected depending on the operating mode.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |