DE102004021094A1 - Fuel assessment method for evaluating a sensor signal measures the fuel level in a motor vehicle's fuel tank by applying Fuzzy logic - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auswerten eines Sensorsignals einer Füllstandsmessvorrichtung in einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges.The The invention relates to a method for evaluating a sensor signal a level measuring device in a fuel tank of a motor vehicle.
Kraftfahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschinen als Antriebsmotoren weisen einen Kraftstofftank auf, in dem Super- oder Normalbenzin, Diesel, Flüssiggas oder sonstige flüssige oder gasförmige Medien, die zum Betrieb der Verbrennungskraftmaschine notwendig sind, mitgeführt werden. Um ein unabsichtliches Leerfahren des Kraftstofftanks zu vermeiden wird der Füllstand des Kraftstoffs im Kraftstofftank mit einer Füllstandsmessvorrichtung überwacht und beim Unterschreiten einer Restmenge des Kraftstoffs dieses dem Nutzer des Kraftfahrzeuges durch ein optisches und/oder akustisches Warnsignal angezeigt. Die Füllstandsmessvorrichtung ist beispielsweise in Form eines Schwimmers ausgeführt, der an einem freien Ende eines Hebels angeordnet ist und auf der Flüssigkeitsoberfläche im Kraftstofftank schwimmt. Der Hebel ist an seinem anderen Ende verschwenkbar in oder an einer Wandung des Kraftstofftanks gelagert und der Verschwenkwinkel des Hebels um seine Verschwenkachse ist u. a. mit einem Schleifwiderstand elektrisch erfassbar. Das Ausgangssignal des Schleifwiderstands oder einer sonstigen Sensoreinrichtung wird an ein Anzeigeinstrument, wie ein analoges Zeigerinstrument, im Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges geleitet, um dem Nutzer den Pegelstand im Kraftstofftank anzuzeigen. Die Füllstandsmessvorrichtung kann auch mit anderen dem Fachmann be kannten optischen und/oder elektrischen Messprinzipien betrieben werden.motor vehicles with internal combustion engines as drive motors have a Fuel tank on, in the super or regular gasoline, diesel, liquefied gas or other liquid or gaseous media, which are necessary for the operation of the internal combustion engine to be carried. To avoid unintentional fuel tank draining becomes the level monitored the fuel in the fuel tank with a level gauge and when falling below a remaining amount of the fuel this the User of the motor vehicle by an optical and / or acoustic Warning signal displayed. The level measuring device is designed for example in the form of a float, the is disposed at a free end of a lever and on the liquid surface in the fuel tank swims. The lever is pivotable in at its other end or mounted on a wall of the fuel tank and the pivot angle of the Levers around its pivot axis is u. a. with a grinding resistance electrically detectable. The output signal of the grinding resistor or another sensor device is connected to a display instrument, like an analogue pointer instrument, in the dashboard of the motor vehicle to show the user the level in the fuel tank. The Level measuring device may also be with other skilled in the known optical and / or electrical Measuring principles are operated.
Aufgrund der konstruktiv vorgegebenen Einbaumaße des Kraftstofftanks sowie der häufig beengten Platzverhältnisse weisen die Kraftstofftanks in Kraftfahrzeugen oftmals eine verwinkelte Geometrie auf. Zudem wirken auf den Kraftstoff im Kraftstofftank fahrdynamische Einflüsse des Kraftfahrzeuges ein. Beispielsweise wird bei einer Beschleunigung, einem Abbremsen, einem Befahren eines geneigten Streckenabschnitts oder bei einer Kurvenfahrt die Oberfläche des Kraftstoffs durch die auf sie einwirkenden Beschleunigungskräfte aus der Horizontalen geneigt. Hierdurch wird der Pegelstand des Kraftstoffs im Kraftstofftank am Ort des Schwimmers verändert, wodurch ein falsches Messergebnis bzw. ein unkorrekter Füllstand am Anzeigeinstrument wiedergegeben wird. Dies tritt insbesondere bei einem fast leeren Kraftstofftank auf. Darüberhinaus ist die Erfassung des korrekten Füllstandes des Kraftstoffs im Kraftstofftank auch für eine exakte Reichweitenberechnung erforderlich.by virtue of the structurally specified installation dimensions of the fuel tank as well the common cramped space The fuel tanks in motor vehicles often have an angled Geometry on. In addition, driving dynamics affect the fuel in the fuel tank influences of the motor vehicle. For example, when accelerating, a braking, driving on a sloping section of track or when cornering the surface of the fuel through the on their acting acceleration forces inclined from the horizontal. hereby the level of the fuel in the fuel tank at the location of the Float changed, causing a wrong measurement result or an incorrect fill level on the display instrument is reproduced. This occurs especially with a nearly empty one Fuel tank on. Furthermore is the detection of the correct level of fuel in the fuel tank also for an exact range calculation is required.
Weiterhin ist es bekannt, dass der momentane Kraftstoffverbrauch mit einem z. B. der Einspritzanlage des Motors zugeordneten Verbrauchssensor überwacht und vorzugsweise auf einem Display eines Bordcomputers dem Nutzer angezeigt wird. Die verschiedenen Sensoren und Anzeigeinstrumente stehen alle untereinander sowie mit einem zentralen Steuergerät zur Steuerung aller Funktionen im Kraftfahrzeug über dem Fachmann bekannte Datenbus-Architekturen in Verbindung.Farther It is known that the instantaneous fuel economy with a z. B. the injection system of the engine associated consumption sensor monitors and preferably on a display of an on-board computer to the user is shown. The various sensors and gauges stand all with each other and with a central control unit for control all functions in the motor vehicle over the person skilled in the known data bus architectures in connection.
Die
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem der Füllstand des Kraftstoffs im Kraftstofftank unabhängig von äußeren Einflüssen korrekt wiedergegeben wird.It Object of the invention, a method of the aforementioned Specify the type at which the level the fuel in the fuel tank is reproduced correctly regardless of external influences.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Fahrtzustand des Kraftfahrzeuges daraufhin überprüft wird, ob das momentane Sensorsignal einen korrekten Füllstand wiedergibt.According to the invention Task solved by that a driving condition of the motor vehicle is then checked, whether the current sensor signal reflects a correct level.
Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass ein Sensorsignal einer beliebig ausgestalteten Füllstandsmessvorrichtung zur Überwachung des Pegelstands des Kraftstoffs in einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges daraufhin überprüft wird, ob es einen korrekten Pegel- oder Füllstand wiedergibt. Hierfür werden weitere Sensorsignale von Sensoren, die bereits im Kraftfahrzeug vorhanden sind, verwendet, um festzustellen, ob der aktuelle Fahrtzustand des Kraftfahrzeuges eine zuverlässige Füllstandsmessung im Kraftstofftank zulässt. Beispielsweise kann über Lagesensoren festgestellt werden, ob das Kraftfahrzeug in der Ebene oder bergauf bzw. bergab fährt. Wird eine Fahrt auf einem geneigten Streckenabschnitt festgestellt, die dazu führt, dass die Flüssigkeitsoberfläche im Kraftstofftank gegen die Horizontale geneigt ist, wird in diesem Fahrtzustand das momentan gemessene Sensorsignal nicht dem Nutzer über ein Anzeigeinstrument wiedergegeben, da es einen falschen Pegelstand anzeigen würde. Ebenso kann das Sensorsignal der Füllstandsmessvorrichtung bei einer starken Beschleunigung, einem starken Abbremsen oder bei einer Kurvenfahrt unterdrückt werden. Vorzugsweise wird das Sensorsignal erst dann nicht mehr berücksichtigt, wenn beispielsweise die Beschleunigung einen Min destwert überschreitet, so dass die Flüssigkeit im Kraftstofftank stark hin und her schwappt. In bevorzugter Weise ist die Füllstandsmessvorrichtung ein an einem verschwenkbaren Hebel angeordneter Schwimmer, wobei die Verschwenkstellung des Hebels u. a. mit einer Widerstandsmessung an einem Schleifkontakt erfassbar ist.The essence of the invention is that a sensor signal of an arbitrarily designed level measuring device for monitoring the level of the fuel in a fuel tank of a motor vehicle is checked to see whether it reflects a correct level or level. For this purpose, further sensor signals from sensors already present in the motor vehicle are used to determine whether the current driving state of the motor vehicle permits reliable level measurement in the fuel tank. For example, it can be determined via position sensors whether the motor vehicle is traveling in the plane or uphill or downhill. If a ride is detected on a sloped road section, which causes the liquid surface in the fuel tank is inclined to the horizontal, in this driving state, the currently measured sensor signal is not reproduced to the user via a display instrument, as it would indicate a false level. Likewise, the sensor signal of the level measuring device at a strong acceleration, a strong deceleration or be suppressed when cornering. Preferably, the sensor signal is not taken into account until, for example, the acceleration exceeds a minimum value, so that the liquid in the fuel tank spills strongly back and forth. Preferably, the level measuring device is arranged on a pivotable lever float, wherein the pivoting position of the lever, inter alia, with a resistance measurement on a sliding contact can be detected.
Somit ist die Zuverlässigkeit der Anzeige der noch im Kraftstofftank vorhandenen Restmenge an Kraftstoff erhöht, da falsche oder durch fahrdynamische Einflüsse verfälschte Messergebnisse dem Nutzer nicht angezeigt werden. Die Auswertung der verschiedenen Sensorsignale im Kraftfahrzeug daraufhin, ob ein bestimmter fahrdynamischer Zustand eine zuverlässige Pegelmessung im Kraftstofftank zulässt, ist vorzugsweise in einem Steuergerät des Kraftfahrzeuges hard- und/oder softwaremäßig implementiert. Mit dem Verfahren können Füllstände beliebiger flüssiger oder gasförmiger Medien in ihren jeweiligen Behältern überwacht werden, die äußeren Einflüssen ausgesetzt sind.Consequently is the reliability the display of remaining in the fuel tank remaining amount of fuel elevated, because wrong or by driving dynamic influences falsified results to the user not be displayed. The evaluation of the different sensor signals in the vehicle then whether a certain dynamic driving condition a reliable one Level measurement in the fuel tank allows, is preferably in one control unit of the motor vehicle implemented in hardware and / or software. With the Procedures can Fill levels of any liquid or gaseous Monitor media in their respective containers be exposed to external influences are.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Zuverlässigkeit der Tankanzeige erhöht ist. Das Verfahren kann ohne konstruktiven Mehraufwand in einem Kraftfahrzeug ausgeführt werden, da lediglich bereits vorhandene Sensoren bzw. deren Messsignale verwendet werden.Of the Advantage of the invention is that the reliability the fuel gauge increases is. The method can be used without any additional design effort Motor vehicle executed Be as only existing sensors or their measurement signals be used.
Um einem Nutzer dennoch bei jeder Fahrtsituation den korrekten Tankinhalt anzeigen zu können, wird im Falle, dass aufgrund eines fahrdynamischen Einflusses der momentane Pegelstand im Kraftstofftank nicht korrekt gemessen wird, von dem letzten als gültig von der Steuereinrichtung erkannten Messwert kontinuierlich der jeweilige Kraftstoffverbrauch des Motors des Kraftfahrzeuges abgezogen und die daraus ermittelte verbleibende Restmenge im Kraftstofftank an dem Anzeigeinstrument angezeigt. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass das Abspeichern des letzten als gültig eingeordneten Messwerts ebenfalls in der Steuereinrichtung ausgeführt werden kann, wobei dieser Messwert vorzugsweise kontinuierlich mit den als gültig eingestuften Sensorsignalen der Füllstandmessvorrichtung überschrieben wird.Around a user nevertheless the correct tank contents with each driving situation to be able to show is in the case that due to a dynamic driving influence of the momentary level in the fuel tank is not measured correctly, from the last as valid continuously detected by the control device measured value respective fuel consumption of the engine of the motor vehicle deducted and the remaining amount remaining in the fuel tank determined from this displayed on the display instrument. It will be apparent to those skilled in the art storing the last valid measured value can also be performed in the control device, this Measured value preferably continuously with the sensor signals classified as valid overwritten the level measuring device becomes.
Zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Tankanzeige kann das Verfahren als selbstlernender Prozess ausgestaltet werden. Hierfür wird, beispielsweise beim erstmaligen Betanken des Kraftfahrzeuges, ein maximal möglicher Füllstandswert im Kraftstofftank ermittelt und diesem Maximalwert das entsprechende Sensorsignal der Füllstandsmessvorrichtung zugeordnet. In gleicher Weise kann ein minimaler Füllstandswert, beispielsweise vor dem erstmaligen Betanken, mit einem entsprechenden Sensorsignal der Füllstandsmessvorrichtung ermittelt werden. Im nachfolgenden Betrieb, bei dem der Kraftstofftank immer wieder aufgefüllt und entleert wird, können sich die Messwerte oder Sensorsignale der Füllstandsmessvorrichtung stets nur zwischen diesen beiden Extremwerten bewegen. Falls z. B. aufgrund eines fahrdynamischen Einflusses dennoch ein außerhalb dieses Wertebereichs liegender Messwert von der Füllstandsmessvorrichtung erfasst werden sollte, kann dies vom Steuergerät als falscher Messwert erkannt werden, der dem Nutzer nicht angezeigt wird.to Improvement of reliability the fuel gauge, the process can be designed as a self-learning process become. Therefor is, for example, the first refueling of the motor vehicle, a maximum possible level value determined in the fuel tank and this maximum value the corresponding Sensor signal of the level measuring device assigned. Similarly, a minimum level value, for example, before the first refueling, with a corresponding Sensor signal of the level measuring device be determined. In the subsequent operation, where the fuel tank always refilled and can be emptied the measured values or sensor signals of the level measuring device always only move between these two extreme values. If z. B. due of a driving dynamic influence, nevertheless, outside this value range lying measured value of the level measuring device should be detected by the control unit as the wrong measured value which is not displayed to the user.
In gleicher Weise kann die Geometrie des Kraftstofftanks bei der Beurteilung, ob ein Sensorsignal der Füllstandsmessvorrichtung korrekt ist, herangezogen werden. Beispielsweise kann bei einem fast leeren Kraftstofftank, bei dem der Kraftstoff stark hin und her schwappt, die Formgebung des Kraftstofftanks berücksichtigt werden, um die Schwankungen des Sensorsignals auszugleichen. Hierfür wird im Steuergerät eine Wertetabelle erzeugt, bei der jedem Pegelstand im Kraftstofftank ein für diesen Pegelstand als zutreffender Messwert eingestuftes Sensorsignal zugeordnet ist, so dass von einem nachfolgend gemessenen Sensorsignal auf den Pegelstand zurückgeschlossen werden kann. Diese Wertetabelle kann bei geeigneter Formgebung des Kraftstofftanks auch linearisiert werden. Bei unregelmäßig geformten Kraftstofftanks kön nen auch andere Funktionen zur Extrapolation verwendet werden.In Likewise, the geometry of the fuel tank can be used in assessing whether a sensor signal of the level measuring device is correct, be used. For example, at a almost empty fuel tank, where the fuel is greatly reduced saps forth, the shape of the fuel tank considered be used to compensate for the fluctuations of the sensor signal. For this purpose, a value table is in the control unit generated at each level in the fuel tank one for this Water level assigned as appropriate measured value classified sensor signal is, so that of a subsequently measured sensor signal on the Level closed back can be. This table of values can, with appropriate shaping of the Fuel tanks are also linearized. For irregular shaped Fuel tanks Kings Other functions can also be used for extrapolation.
In weiterer Ausgestaltung wird das Verfahren in dem Steuergerät unter Verwendung der dem Fachmann bekannten "Fuzzy-Logic" ausgeführt. Mit Hilfe der Fuzzy-Logic werden fehlerhafte Sensorsignale selbsttätig als solche erkannt und dem Nutzer nicht angezeigt. Die Fuzzy-Logic ist in einfacher Weise im Steuergerät implementierbar.In Further embodiment, the method in the control unit under Use of the "fuzzy logic" known to the expert executed. With the help of fuzzy logic erroneous sensor signals are automatically recognized as such and not displayed to the user. The fuzzy logic is simple in the control unit implementable.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der vorliegenden Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.It It is understood that the above and below to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations are usable. The frame of the present Invention is defined only by the claims.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert. Die einzige Fig. der Zeichnung zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.The Invention will be described below with reference to an embodiment with reference on the associated Drawing closer explained. The only Fig. The drawing shows a flow chart of the method according to the invention.
Bei dem Flussdiagramm wird beispielsweise nach dem Einschalten der Zündung des Kraftfahrzeuges von einer beliebig ausgestalteten Füllstandsmessvorrichtung der Pegelstand im Kraftstofftank erfasst und als Sensorsignal beispielsweise über ein Steuergerät im Kraftfahrzeug an eine Anzeigevorrichtung, wie ein analoges Zeigerinstrument, weitergeleitet, um dem Nutzer den Tankinhalt anzuzeigen.In the flowchart, for example, after switching on the ignition of the motor vehicle of an arbitrarily designed level measuring device detects the water level in the fuel tank and forwarded as a sensor signal, for example via a control unit in the motor vehicle to a display device, such as an analog pointer instrument, to display the tank contents to the user.
Hierbei können Schwankungen der Bordspannung, die üblicherweise 12 Volt beträgt, ausgeglichen werden. Insbesondere bei erstmaliger Inbetriebnahme erfolgt die Erfassung des Minimalwerts und des Maximalwerts des Pegels im Kraftstofftank mit der Füllstandsmessvorrichtung, um im späteren Betrieb außerhalb dieses Wertebereichs liegende Messwerte ausschließen zu können.in this connection can Fluctuations in the on-board voltage, which is usually 12 volts, balanced become. In particular, at first commissioning takes place Recording of the minimum value and the maximum value of the level in the fuel tank with the level measuring device, in later operation outside To exclude this range of values lying measured values.
Vorzugsweise wird zwischen diesen Extremwerten eine Linearisierung des Sensorsignals vorgenommen, um aus den späteren Messwerten in einfacher Weise den Pegelstand ableiten zu können. Hierbei kann auch die Geometrie des Kraftstofftanks, die zu einer Abweichung von der Linearisierung führen kann, berücksichtigt werden.Preferably becomes a linearization of the sensor signal between these extreme values made to get out of the later Measurements in a simple way to be able to derive the level. in this connection can also change the geometry of the fuel tank, which leads to a deviation from the linearization can lead considered become.
Von beliebigen Sensoren im Kraftfahrzeug, beispielsweise Lagesensoren oder Beschleunigungssensoren, oder mittels eines Motorsteuergerätes, das motorische Parameter, wie eine Einspritzdauer von Kraftstoff in einen Zylinder eines Motors, erfasst bzw. beeinflusst, wird der momentane Fahrtzustand, beispielsweise eine Bergauf- oder Bergabfahrt, eine Kurvenfahrt, ein Bremsen oder ein Beschleunigen, ermittelt. Sobald von dem Steuergerät festgestellt wird, dass der derzeitige Fahrtzustand aufgrund seines Einflusses auf die Flüssigkeitsoberfläche des Kraftstoffs im Kraftstofftank eine zuverlässige Messung des Pegelstands mit der Füllstandsmessvorrichtung nicht mehr erlaubt, wird das Sensorsignal der Füllstandsmessvorrichtung unterdrückt bzw. dem Nutzer nicht mehr zur Anzeige gebracht.From any sensors in the vehicle, such as position sensors or acceleration sensors, or by means of an engine control unit, the motor parameters, such as an injection duration of fuel in a cylinder of an engine, recorded or influenced, the momentary driving state, for example uphill or downhill, cornering, braking or accelerating determined. Once detected by the controller is that the current driving condition due to its influence on the liquid surface of the Fuel in the fuel tank a reliable measurement of water level with the level measuring device no longer allowed, the sensor signal of the level measuring device is suppressed or the user no longer displayed.
Der momentane Kraftstoffverbrauch des Motors des Kraftfahrzeuges wird mit einem bekannten Verbrauchssensor kontinuierlich überwacht sowie gespeichert und der Messwert beispielsweise auf einem Display eines Bordcomputers digital angezeigt. Die Ermittlung des momentanen Kraftstoffverbrauchs des Motors des Kraftfahrzeuges kann auch durch das Motorsteuergerät vorgenommen werden, da die Einspritzzeit von Kraftstoff in den Zylinder des Motors eine Kraftstoffverbrauchsberechnung ermöglicht.Of the instantaneous fuel consumption of the engine of the motor vehicle is continuously monitored with a known consumption sensor and stored and the measured value, for example, on a display digitally displayed on an on-board computer. The determination of the current Fuel consumption of the engine of the motor vehicle can also by the engine control unit be made as the injection time of fuel into the cylinder the engine allows a fuel consumption calculation.
Im Steuergerät wird eine Überprüfung daraufhin vorgenommen, ob der derzeitige Fahrtzustand eine Auswertung des Sensorsignals der Füllstandsmessvorrichtung erlaubt. Dabei werden die Sensorsignale daraufhin überprüft, ob Beschleunigungskräfte auf das Kraftfahrzeug einwirken, die dazu führen, dass die Flüssigkeitsoberfläche im Kraftstofftank gegen die Horizontale geneigt wird. Hierfür kann ein Grenzwert für ein Mindestmaß, beispielsweise der Fliehkräfte bei einer Kurvenfahrt. vorgesehen sein, ab dem das Sensorsignal der Füllstandsmessvorrichtung als fehlerhaft eingestuft wird. Ein korrektes Sensorsignal wird über eine beliebig ausgestaltete Anzeigevorrichtung dem Nutzer zur Anzeige gebracht. Ist dies nicht der Fall, so wird vom letzten als richtig von dem Steuergerät eingestuften Messwert, der vorzugsweise im Steuergerät gespeichert ist, der seitherige Kraftstoffverbrauch abgezogen, um zu einem errechneten Wert des derzeitigen Füllstands des Kraftstoffs im Kraftstofftank zu gelangen. Dieser Wert wird dann dem Nutzer angezeigt.in the control unit will be followed by a check whether the current driving condition is an evaluation of the Sensor signal of the level measuring device allowed. The sensor signals are then checked as to whether acceleration forces occur acting on the motor vehicle, which cause the liquid surface in the fuel tank inclined to the horizontal. For this purpose, a limit for a minimum, for example the centrifugal forces when cornering. be provided from the sensor signal the level measuring device is classified as defective. A correct sensor signal is transmitted via a arbitrarily configured display device to the user for display brought. If this is not the case, then the last one is correct from the controller classified measured value, which is preferably stored in the control unit is deducted, the fuel consumption since then to a calculated Value of the current level of the fuel in the fuel tank. This value then becomes displayed to the user.
Sobald von dem Steuergerät festgestellt wird, dass der Fahrtzustand wieder eine korrekte Erfassung des Pegelstands durch die Füllstandsmessvorrichtung zulässt wird dieses Signal wiederum zur Anzeige gebracht.As soon as from the controller it is determined that the driving state again a correct detection the level through the level measuring device allows this signal is displayed again.
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Legal Events
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Owner name: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS, INC., DETROIT, US |
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Owner name: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS LLC (N. D. GES, US Free format text: FORMER OWNER: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS, INC., DETROIT, US Effective date: 20110323 Owner name: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS LLC (N. D. GES, US Free format text: FORMER OWNER: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS, INC., DETROIT, MICH., US Effective date: 20110323 |
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |
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