JP2591280B2 - 直噴式ディーゼルエンジン - Google Patents
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- F02M35/1085—Intake manifolds with primary and secondary intake passages the combustion chamber having multiple intake valves
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、直噴式ディーゼルエンジンに関する。
(従来の技術) 近年、ディーゼルエンジンの低公害化、高出力化、低
騒音化などの要求がますます強くなっており、エンジン
回転数や負荷に応じて噴射特性を変えるとともに、燃料
噴射ポンプの高圧化をはかり、燃料噴射圧を例えば100b
arを越える高圧にして噴射燃料の微粒化を行い、良好な
燃焼性を得るものがあった(特開昭61−218769号公報参
照)。
騒音化などの要求がますます強くなっており、エンジン
回転数や負荷に応じて噴射特性を変えるとともに、燃料
噴射ポンプの高圧化をはかり、燃料噴射圧を例えば100b
arを越える高圧にして噴射燃料の微粒化を行い、良好な
燃焼性を得るものがあった(特開昭61−218769号公報参
照)。
(発明が解決しようとする問題点) ところが、高圧型の噴射ポンプはカムによって燃料を
圧縮する構造上、噴射ポンプの回転速度が高いエンジン
の高速運転域では燃料噴射圧が十分に高くても、低速運
転域では高速運転域の半分以下の燃料噴射圧となるた
め、燃料噴霧と空気との混合が十分に行われず、空気利
用率が低下してスモークの発生量が増えるという問題点
があった。
圧縮する構造上、噴射ポンプの回転速度が高いエンジン
の高速運転域では燃料噴射圧が十分に高くても、低速運
転域では高速運転域の半分以下の燃料噴射圧となるた
め、燃料噴霧と空気との混合が十分に行われず、空気利
用率が低下してスモークの発生量が増えるという問題点
があった。
また、燃焼室に吸気スワールを生起してスモーク排出
量の低減をはかることが考えられるが、直噴式ディーゼ
ルエンジンの場合は実験によりスワール比(吸入空気旋
回速度/エンジン回転速度)が大きすぎてもスモーク排
出量が増大することがわかった。第7図はスワール比に
応じてスモークレベルを測定した結果を示しており、ス
ワール比が小さすぎても大きすぎてもスモークレベルが
増大し、スモークレベルが最も小さくなるスワール比の
値は噴射圧が高い場合にA点となるのに比べて噴射圧が
低い場合にB点となって、噴射圧が小さくなるのに伴っ
て大きなスワール比が要求されることがわかった。
量の低減をはかることが考えられるが、直噴式ディーゼ
ルエンジンの場合は実験によりスワール比(吸入空気旋
回速度/エンジン回転速度)が大きすぎてもスモーク排
出量が増大することがわかった。第7図はスワール比に
応じてスモークレベルを測定した結果を示しており、ス
ワール比が小さすぎても大きすぎてもスモークレベルが
増大し、スモークレベルが最も小さくなるスワール比の
値は噴射圧が高い場合にA点となるのに比べて噴射圧が
低い場合にB点となって、噴射圧が小さくなるのに伴っ
て大きなスワール比が要求されることがわかった。
本発明は、こうした従来の問題点を解決することを目
的とする。
的とする。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明では、燃料噴射ノズ
ルを燃焼室の中央に臨んで取付け、この噴射ノズルのま
わりに2つの吸気ポートと同じく2つの排気ポートをそ
れぞれ対向的に配設するとともに、エンジン回転に同期
して各吸気ポートまたは排気ポートをそれぞれ開閉する
吸気弁と排気弁を設け、2つの吸気ポートのうち一方に
スワール制御弁を設け、このスワール制御弁の開度を、
燃料噴射圧が低下するほど燃焼室に生起される吸気スワ
ールが強化されるように連続可変的に制御する構成とし
た。
ルを燃焼室の中央に臨んで取付け、この噴射ノズルのま
わりに2つの吸気ポートと同じく2つの排気ポートをそ
れぞれ対向的に配設するとともに、エンジン回転に同期
して各吸気ポートまたは排気ポートをそれぞれ開閉する
吸気弁と排気弁を設け、2つの吸気ポートのうち一方に
スワール制御弁を設け、このスワール制御弁の開度を、
燃料噴射圧が低下するほど燃焼室に生起される吸気スワ
ールが強化されるように連続可変的に制御する構成とし
た。
(作用) エンジンの高速運転域では噴射圧の上昇に伴って噴射
燃料の微粒化が促進されるため、予め十分に微粒化され
た燃料が燃焼室の中央に臨んで取付けられた噴射ノズル
から燃焼室に拡散して空気との混合が十分に行われる。
この高圧燃料噴射時にスワール制御弁を介してスワール
比を小さく調節することにより、空気利用率を高めてス
モーク排出量を低減できる。また、エンジン高速運転時
は2つの吸気ポートから吸気を導入して吸気充填効率が
十分に確保される。
燃料の微粒化が促進されるため、予め十分に微粒化され
た燃料が燃焼室の中央に臨んで取付けられた噴射ノズル
から燃焼室に拡散して空気との混合が十分に行われる。
この高圧燃料噴射時にスワール制御弁を介してスワール
比を小さく調節することにより、空気利用率を高めてス
モーク排出量を低減できる。また、エンジン高速運転時
は2つの吸気ポートから吸気を導入して吸気充填効率が
十分に確保される。
エンジンの低中速運転時、燃料噴射圧が低下するのに
応じてスワール制御弁を介して一方の吸気ポートを閉じ
て燃焼室に吸気スワールが生起されるため、噴射圧の低
下に伴い噴射ノズルから噴射される燃料の微粒化が不足
しても、燃焼室に生起される吸気スワールにより燃料の
微粒化および空気との混合が十分に行われ、空気利用率
を高めてスモーク低減がはかれる。
応じてスワール制御弁を介して一方の吸気ポートを閉じ
て燃焼室に吸気スワールが生起されるため、噴射圧の低
下に伴い噴射ノズルから噴射される燃料の微粒化が不足
しても、燃焼室に生起される吸気スワールにより燃料の
微粒化および空気との混合が十分に行われ、空気利用率
を高めてスモーク低減がはかれる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
る。
第1図,第2図において、10はシリンヘッド、2はシ
リンダ、3はピストンで、ピストン3の頂部にはキャビ
ティ4が形成され、これらにより燃焼室5が画成され
る。
リンダ、3はピストンで、ピストン3の頂部にはキャビ
ティ4が形成され、これらにより燃焼室5が画成され
る。
シリンダヘッド10には燃料噴射ノズル7が燃焼室5の
中央部に臨んでシリンダ2の中心線上に取付けられる。
中央部に臨んでシリンダ2の中心線上に取付けられる。
シリンダヘッド10には2つの吸気ポート21,22と2つ
の排気ポート23,24とが互いに対向して形成され、各吸
気弁8および排気弁9は、シリンダ2の中心線と平行に
配置され、シリンダヘッド10上に設けられる各カム11,1
2の回転により各ロッカアーム13,14を介し各バルブスプ
リング15,16に抗してそれぞれ所定のタイミングでエン
ジン回転に同期して開閉駆動される。
の排気ポート23,24とが互いに対向して形成され、各吸
気弁8および排気弁9は、シリンダ2の中心線と平行に
配置され、シリンダヘッド10上に設けられる各カム11,1
2の回転により各ロッカアーム13,14を介し各バルブスプ
リング15,16に抗してそれぞれ所定のタイミングでエン
ジン回転に同期して開閉駆動される。
一方の吸気ポート21にはスワール制御弁17が設けられ
る。円盤状スワール制御弁17は回転シャフト18に取付け
られ、シャフト18の一端に連結される図示しないアクチ
ュエータを介して回動させられる。
る。円盤状スワール制御弁17は回転シャフト18に取付け
られ、シャフト18の一端に連結される図示しないアクチ
ュエータを介して回動させられる。
第3図に示すように、燃料噴射ポンプ6は図示しない
クランク軸に直結したカム軸20によりカム19が回転し、
ローラ41を介してプランジャ44が押し上げられる。コン
トロールスリーブ26が燃料供給孔25と高圧室28との連通
を遮断することにより燃料の圧縮が開始され、燃料圧力
の上昇によりデリバリバルブ32が開弁することにより配
管35を通して噴射ノズル7に燃料が圧送される。その
後、プランジャ44に設けられた図示しないリード溝が、
燃料供給室33に開口すると高圧室28内の燃料圧力が低下
し、デリバリバルブ32が閉弁し、噴射ノズル7とポンプ
6側との連通が遮断される。噴射ノズル7側の管内圧力
は、等圧弁34の圧力設定バネ29により設定される圧力に
減衰する。
クランク軸に直結したカム軸20によりカム19が回転し、
ローラ41を介してプランジャ44が押し上げられる。コン
トロールスリーブ26が燃料供給孔25と高圧室28との連通
を遮断することにより燃料の圧縮が開始され、燃料圧力
の上昇によりデリバリバルブ32が開弁することにより配
管35を通して噴射ノズル7に燃料が圧送される。その
後、プランジャ44に設けられた図示しないリード溝が、
燃料供給室33に開口すると高圧室28内の燃料圧力が低下
し、デリバリバルブ32が閉弁し、噴射ノズル7とポンプ
6側との連通が遮断される。噴射ノズル7側の管内圧力
は、等圧弁34の圧力設定バネ29により設定される圧力に
減衰する。
コントロールスリーブ26の位置は、スリーブ駆動カム
27により制御される。コントロールスリーブ26が図中上
方に移動すると燃料圧送開始時期が遅れ、カム19の送油
率の高い領域で圧送が開始する。これにより噴射圧力の
高圧化と、噴射時期の遅延が行われる。コントロールス
リーブ26が図中下方へ移動すると、圧送の開始が進み、
カム19の送油率の低い領域で圧送が開始する。これによ
り、最大出力付近での過剰な噴射圧力の増大を防止でき
るとともに、噴射時期の進角が行われる。また、噴射圧
力が高くなっても等圧弁34の作動により管内の残留圧力
が一定となるように吸い戻し作用が行われて2次噴射が
防止されるため、カム19の送油率を耐圧特性上で許され
る最大に設定して、噴射圧の高圧化がはかれる。
27により制御される。コントロールスリーブ26が図中上
方に移動すると燃料圧送開始時期が遅れ、カム19の送油
率の高い領域で圧送が開始する。これにより噴射圧力の
高圧化と、噴射時期の遅延が行われる。コントロールス
リーブ26が図中下方へ移動すると、圧送の開始が進み、
カム19の送油率の低い領域で圧送が開始する。これによ
り、最大出力付近での過剰な噴射圧力の増大を防止でき
るとともに、噴射時期の進角が行われる。また、噴射圧
力が高くなっても等圧弁34の作動により管内の残留圧力
が一定となるように吸い戻し作用が行われて2次噴射が
防止されるため、カム19の送油率を耐圧特性上で許され
る最大に設定して、噴射圧の高圧化がはかれる。
燃料噴射ポンプ6と噴射ノズル7を結ぶ配管35内の燃
料圧力を検出する圧力センサ36が設けられ、電子制御ユ
ニット37はこの圧力センサ36の検出信号を入力して、後
述する制御マップに基づいて噴射圧が低下するのに伴っ
て燃焼室5における吸気スワールを強化するようにアク
チュエータ38を介してスワール制御弁17の開度を調節す
る構成とする。
料圧力を検出する圧力センサ36が設けられ、電子制御ユ
ニット37はこの圧力センサ36の検出信号を入力して、後
述する制御マップに基づいて噴射圧が低下するのに伴っ
て燃焼室5における吸気スワールを強化するようにアク
チュエータ38を介してスワール制御弁17の開度を調節す
る構成とする。
第4図に示すように、噴射ポンプ6の噴射圧はカム軸
20の回転数に比例して高まり、この特性に基づいてポン
プ回転数(エンジン回転数)から噴射ポンプ6の噴射圧
を算出し、スワール制御弁17の開度を調節する構成とし
ても良い。
20の回転数に比例して高まり、この特性に基づいてポン
プ回転数(エンジン回転数)から噴射ポンプ6の噴射圧
を算出し、スワール制御弁17の開度を調節する構成とし
ても良い。
次に作用について説明する。
エンジン1の低中速運転域では燃料の噴射圧が低下す
るのに対応して吸気ポート21をスワール制御弁17により
閉じることにより、他方の吸気ポート22から導入される
吸気により燃焼室5における吸気スワールを生起し、こ
の吸気スワールにより噴射ノズル7から噴射される燃料
の微粒化および空気との混合を促進して、発火遅れをな
くすとともに、燃焼速度を高められ、スモーク排出量を
低減できる。
るのに対応して吸気ポート21をスワール制御弁17により
閉じることにより、他方の吸気ポート22から導入される
吸気により燃焼室5における吸気スワールを生起し、こ
の吸気スワールにより噴射ノズル7から噴射される燃料
の微粒化および空気との混合を促進して、発火遅れをな
くすとともに、燃焼速度を高められ、スモーク排出量を
低減できる。
高速運転域では燃料の噴射圧が上昇することにより噴
射燃料の微粒化が促進されるため、予め十分に微粒化さ
れた燃料が燃焼室に拡散して空気との混合が十分に行わ
れ、空気利用率を高めてスモーク排出量を低減できる。
射燃料の微粒化が促進されるため、予め十分に微粒化さ
れた燃料が燃焼室に拡散して空気との混合が十分に行わ
れ、空気利用率を高めてスモーク排出量を低減できる。
第5図はスモークレベルが最小値とするスワール比最
適値を噴射圧に応じて測定した結果であるが、噴射圧が
低下するのに伴ってスワール比を大きくする必要があ
り、スワール制御弁17の開度を噴射圧に比例して一次的
に増大させることにより図中破線で示すようにほぼ最適
値と一致させることができる。
適値を噴射圧に応じて測定した結果であるが、噴射圧が
低下するのに伴ってスワール比を大きくする必要があ
り、スワール制御弁17の開度を噴射圧に比例して一次的
に増大させることにより図中破線で示すようにほぼ最適
値と一致させることができる。
第6図はスワール制御弁17の開度に応じてスワール比
と各吸気ポート21,22から燃焼室5に導入される流量係
数Cuを測定した結果であるが、スワール制御弁17が吸気
ポート21を開くのに伴って、スワール比が小さくなる反
面、流量係数Cuが大きくなる。
と各吸気ポート21,22から燃焼室5に導入される流量係
数Cuを測定した結果であるが、スワール制御弁17が吸気
ポート21を開くのに伴って、スワール比が小さくなる反
面、流量係数Cuが大きくなる。
したがって、エンジン1の高速運転域では燃料の噴射
圧が上昇するのに応じてスワール制御弁17が開くことに
より、2つの吸気ポート21,22から吸気を導入して、十
分な充填効率が確保され、エンジン1の高出力化に対応
できる。低中速運転域では実質的に単一の吸気ポート22
のみから導入される吸気量だけでも十分な充填効率が得
られる。
圧が上昇するのに応じてスワール制御弁17が開くことに
より、2つの吸気ポート21,22から吸気を導入して、十
分な充填効率が確保され、エンジン1の高出力化に対応
できる。低中速運転域では実質的に単一の吸気ポート22
のみから導入される吸気量だけでも十分な充填効率が得
られる。
(発明の効果) 以上の通り本発明によれば、燃料噴射弁の噴射ノズル
を燃焼室の中央に臨んで取付け、この噴射ノズルのまわ
りに2つの吸気ポートと同じく2つの排気ポートをそれ
ぞれ対向的に配設したため、エンジン高速運転時は燃料
噴射圧を高めて燃料の微粒化を促進するとともに、スワ
ール制御弁が開いて吸気スワールが過大になることがな
く、2つの吸気ポートから吸気を導入して吸気充填効率
を確保し、エンジンの高出力化に対応できる。
を燃焼室の中央に臨んで取付け、この噴射ノズルのまわ
りに2つの吸気ポートと同じく2つの排気ポートをそれ
ぞれ対向的に配設したため、エンジン高速運転時は燃料
噴射圧を高めて燃料の微粒化を促進するとともに、スワ
ール制御弁が開いて吸気スワールが過大になることがな
く、2つの吸気ポートから吸気を導入して吸気充填効率
を確保し、エンジンの高出力化に対応できる。
2つの吸気ポートのうち一方にスワール制御弁を設
け、このスワール制御弁の開度を燃料噴射圧が低下する
ほど燃焼室に生起される吸気スワールが強化されるよう
に連続可変的に制御するようにしたので、エンジンが低
速運転域に移行するにしたがい燃料噴射圧の低下を補っ
て吸気スワールによる燃料の微粒化を促し、空気利用率
を高めてスモーク低減および燃費の向上が図れるという
効果が得られる。
け、このスワール制御弁の開度を燃料噴射圧が低下する
ほど燃焼室に生起される吸気スワールが強化されるよう
に連続可変的に制御するようにしたので、エンジンが低
速運転域に移行するにしたがい燃料噴射圧の低下を補っ
て吸気スワールによる燃料の微粒化を促し、空気利用率
を高めてスモーク低減および燃費の向上が図れるという
効果が得られる。
第1図は本発明の実施例を示すエンジンの横断面図、第
2図はシリンダヘッドの平面図、第3図は燃料噴射ポン
プの断面図、第4図、第5図、第6図、第7図はそれぞ
れ作用を示す線図である。 1……エンジン、2……シリンダ、3……ピストン、5
……燃焼室、6……燃料噴射ポンプ、7……噴射ノズ
ル、8……吸気弁、9……排気弁、10……シリンダヘッ
ド、17……スワール制御弁、21,22……吸気ポート、23,
24……排気ポート、36……圧力センサ、37……電子制御
ユニット。
2図はシリンダヘッドの平面図、第3図は燃料噴射ポン
プの断面図、第4図、第5図、第6図、第7図はそれぞ
れ作用を示す線図である。 1……エンジン、2……シリンダ、3……ピストン、5
……燃焼室、6……燃料噴射ポンプ、7……噴射ノズ
ル、8……吸気弁、9……排気弁、10……シリンダヘッ
ド、17……スワール制御弁、21,22……吸気ポート、23,
24……排気ポート、36……圧力センサ、37……電子制御
ユニット。
Claims (1)
- 【請求項1】燃料噴射ノズルを燃焼室の中央に臨んで取
付け、この噴射ノズルのまわりに2つの吸気ポートと同
じく2つの排気ポートをそれぞれ対向的に配設するとと
もに、エンジン回転に同期して各吸気ポートまたは排気
ポートをそれぞれ開閉する吸気弁と排気弁を設け、2つ
の吸気ポートのうち一方にスワール制御弁を設け、この
スワール制御弁の開度を、燃料噴射圧が低下するほど燃
焼室に生起される吸気スワールが強化されるように連続
可変的に制御する構成としたことを特徴とする直噴式デ
ィーゼルエンジン。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2216166A JP2591280B2 (ja) | 1990-08-16 | 1990-08-16 | 直噴式ディーゼルエンジン |
US07/746,012 US5150677A (en) | 1990-08-16 | 1991-08-14 | Direct injection diesel engine |
EP91402246A EP0471624B1 (en) | 1990-08-16 | 1991-08-14 | Direct injection diesel engine |
DE69102839T DE69102839T2 (de) | 1990-08-16 | 1991-08-14 | Dieselmotor mit Direkteinspritzung. |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2216166A JP2591280B2 (ja) | 1990-08-16 | 1990-08-16 | 直噴式ディーゼルエンジン |
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---|---|
JPH04101018A JPH04101018A (ja) | 1992-04-02 |
JP2591280B2 true JP2591280B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=16684323
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2216166A Expired - Fee Related JP2591280B2 (ja) | 1990-08-16 | 1990-08-16 | 直噴式ディーゼルエンジン |
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DE10048238B4 (de) * | 2000-09-29 | 2014-09-18 | Daimler Ag | Verfahren zum Betrieb einer Dieselbrennkraftmaschine |
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DE102007053890B4 (de) | 2007-11-09 | 2019-02-07 | Volkswagen Ag | Verbrennungsmotor mit Selbstzündung |
FR2935152A3 (fr) * | 2008-08-21 | 2010-02-26 | Renault Sas | Dispositif de pilotage de l'admission de gaz pour moteur diesel de vehicule automobile a tourbillon variable |
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US3832983A (en) * | 1972-02-16 | 1974-09-03 | J Nickly | Cylinder head for an internal combustion engine |
US4240381A (en) * | 1979-05-08 | 1980-12-23 | Purification Sciences Inc. | Internal combustion engine system |
DE54964T1 (de) * | 1980-12-22 | 1983-01-20 | Yamaha Motor Co., Ltd., Iwata, Shizuoka | Brennkraftmaschine mit mehreren einlassventilen. |
JPS6081458A (ja) * | 1983-10-12 | 1985-05-09 | Yamaha Motor Co Ltd | エンジンの吸気装置 |
US4548175A (en) * | 1983-12-05 | 1985-10-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine with two intake valves |
JPS60164620A (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-27 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の吸気装置 |
JPH0635863B2 (ja) * | 1985-03-25 | 1994-05-11 | 三菱自動車工業株式会社 | 燃料噴射ポンプ |
JPS6114426A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-22 | Honda Motor Co Ltd | 直噴式デイ−ゼル機関の吸気系装置 |
US4703734A (en) * | 1985-03-06 | 1987-11-03 | Nissan Motor Co., Ltd. | Multi-valve internal combustion engine |
US4669434A (en) * | 1985-07-24 | 1987-06-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine cylinder head variable swirl siamese type intake port structure, with auxiliary straight passage, pointing at spark plug, leading from mixture intake to downstream end of straight intake port |
JP2566146B2 (ja) * | 1987-08-20 | 1996-12-25 | 株式会社大川原製作所 | 連続式流動層造粒装置 |
JPH0745817B2 (ja) * | 1988-02-12 | 1995-05-17 | 本田技研工業株式会社 | 直噴式多気筒ディーゼル機関 |
DE3836550A1 (de) * | 1988-10-27 | 1990-05-03 | Daimler Benz Ag | Einlasskanalsystem fuer eine brennkraftmaschine mit zwei im zylinderkopf angeordneten einlassventilen pro zylinder |
JP2639721B2 (ja) * | 1988-12-27 | 1997-08-13 | 富士重工業株式会社 | 内燃機関の燃焼室 |
JP3049730B2 (ja) * | 1990-04-30 | 2000-06-05 | いすゞ自動車株式会社 | 燃料衝突拡散式エンジン |
-
1990
- 1990-08-16 JP JP2216166A patent/JP2591280B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-08-14 EP EP91402246A patent/EP0471624B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-14 US US07/746,012 patent/US5150677A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-14 DE DE69102839T patent/DE69102839T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5150677A (en) | 1992-09-29 |
EP0471624A3 (en) | 1992-03-04 |
DE69102839T2 (de) | 1995-01-12 |
EP0471624B1 (en) | 1994-07-13 |
JPH04101018A (ja) | 1992-04-02 |
EP0471624A2 (en) | 1992-02-19 |
DE69102839D1 (de) | 1994-08-18 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |