Až do konce 80. let bylo řízení výhradně mechanické. Sešlápl jsi pedál. Lanko stáhlo škrticí klapku. Vzduch se nahnal do sacího potrubí. Palivo hořelo. Auto zrychlovalo. Vše je jednoduché a přímočaré. Pokud lanko prasklo, plyn zůstal otevřený a vy jste zůstali bez kontroly (nebo hůř). Bylo to brutální, ale předvídatelné.
Poté se objevily systémy drive-by-wire (ovládání po drátě).
Dnes sešlápnutí plynového pedálu netáhne lanko. Vysílá elektrický signál. Ventil neotevíráš nohou. Komunikujete s počítačem. Toto je Electronic Throttle Control (ETC). Zní to jako přílišná komplikace, že? Proč opravovat něco, co už funguje?
Není to jen otázka složitosti. Je to otázka přesnosti.
Skryté výhody ETC
Lidé nemají rádi složitost v autech. Milují ji, když jim šetří čas. ETC snižuje náklady na údržbu, protože eliminuje mechanické spojení. Není zde žádný kabel, který by se dal natáhnout. Nejsou zde žádné klouby, které by rezavěly. Žádné zadrhávání trysek karburátoru jako za starých časů. Systém spoléhá spíše na elektrické impulsy než na pohyblivé kovové části, které se o sebe třou. To znamená méně potenciálních poruch.
Tento přechod má ale ještě přesvědčivější důvod: bezpečnost a integraci.
Mechanické škrticí klapky reagují pouze na jednu věc: na pravou nohu. Elektronické systémy naslouchají všemu. ECU (elektronická řídicí jednotka) snímá otáčky kola. Kontroluje přilnavost vozovky. Řídí tlak v brzdovém systému. Sleduje úhel řízení.
„Elektronický systém ovládání plynu čte nejen signál z nohy řidiče, ale také data z prokluzujících kol… což pomáhá napravovat chyby řidiče.“
Pokud v zatáčce uvolníte plyn příliš pozdě, ECU může přerušit napájení dříve, než vůz ztratí kontrolu. Toto je nouzový mechanismus. To je důvod, proč je Elektronické ovládání plynu nezbytné pro moderní tempomat. Mechanické připojení systému tempomatu ke lanku plynu je obtížné. Můžete však jednoduše požádat počítač, aby udržoval určité napětí.
Svolání Toyoty a strach veřejnosti
Pak přišel rok 2009.
Toyota měla masivní svolávací akce. Problémy s akcelerací. Zasekávání pedálů. Auta, která „utíkala“ řidičům. Média vykreslovala elektronické ovládání plynu jako smrtelnou past. Řidiči položili zřejmou otázku: Pokud je systém elektronický, může být hacknutý? Mohou externí signály rušit činnost ECU?
Strach nebyl iracionální. Pokud se systém spoléhá na software a kabely, má vstupní body.
Mechanické systémy jsou izolované. Nemůžete hacknout kabel. Nemůžete rušit signál v ocelové tyči. Ale dráty přenášejí data. Data mohou být zkreslená.
Mohou externí signály rušit provoz?
To je otázka, která nedává nadšencům spát.
Systém je navržen s ohledem na redundanci. ECU porovnává data snímače polohy pedálu s údaji snímače polohy škrticí klapky. Pokud se neshodují, auto přejde do „kulhavého režimu“. Omezuje výkon. Tím se zabrání nehodě.
Znamená to ale, že systém je nezranitelný?
Většina inženýrů tvrdí, že žádný systém nelze hacknout na 100 %. Pravděpodobnost, že náhodný signál ruší váš plyn, je však extrémně nízká. ECU je stíněná. Signály jsou kontrolovány na kontrolní součty. Pokud je datový paket poškozen, je vyřazen.
Skandál z let 2009–2010 však zanechal své stopy. Řidiči chtějí vědět, zda je jejich auto bezpečným dopravním prostředkem nebo připojeným zařízením zralým pro zneužití ze strany zločinců.
Odpověď není jednoduchá. Ale vychází to z toho, jak moderní auta zpracovávají data. A tím se dostáváme k další rovině problému.
Někteří řidiči tvrdí, že jejich auta sama od sebe náhle trhla v provozu. Jako viníka označují systém elektronického ovládání plynu (ETC). Odborníci a inženýři tyto obavy zvážili. Říká se, že příčinou může být elektromagnetické rušení.
Může elektromagnetické rušení spustit ETC?
Teorie je jednoduchá. Rušení z mobilních telefonů nebo elektrického vedení může způsobit zkrat. Tento zkrat může způsobit, že elektronický systém ovládání škrticí klapky otevře škrticí klapku. Výsledek? Náhlé a nechtěné zrychlení.
Profesor David Gilbert z Southern Illinois University tuto teorii zveřejnil. Objevil se na ABC News, aby demonstroval riziko. Pracoval na Toyotě Avalon. Přestřihl a znovu připojil dráty v elektronickém systému ovládání plynu. Motor nabral otáčky. Auto zrychlilo bez zásahu řidiče. Byly použity brzdy. Spěch pokračoval.
Toyota a další odborníci se ostře ohradili. Gilbertův scénář označili za umělý. V reálném světě je to nepravděpodobné. Normální provoz nezahrnuje řezání drátů. Většina systémů je dobře chráněna před elektromagnetickým rušením. Zkraty jsou vzácné.
Výrobci automobilů ale tuto možnost zcela neignorují. Do návrhu zabudovali ochranné systémy.
Jak fungují režimy ochrany ETC
Složité systémy vyžadují redundanci. Elektronický systém ovládání plynu není výjimkou. Cílem je buď udržet systém v chodu, nebo zajistit bezpečné vypnutí.
Většina systémů má první obrannou linii. Při prvním náznaku potíží se škrticí klapka uzavře. Motor se vrátí do volnoběžných otáček. Pokud ECM detekuje problém se snímačem, zabrání otevření škrticí klapky.
Redundance je zabudována do samotných senzorů. Pro každou polohu klapky se používají dva snímače. Systém porovnává jejich hodnoty. Pokud jeden z nich selže nebo pokud dva senzory hlásí různé hodnoty, systém předpokládá, že došlo k chybě. Zavírá škrticí klapku. Motor běží na volnoběh.
Inteligentní motor plynu jako regulátor
Co s napěťovými rázy nebo zkraty v důsledku vnějšího rušení? Odpověď spočívá v chytrém plynovém motoru. Tato součást je konečným ovladačem. Než se plyn začne pohybovat, musí jím projít všechny signály ovládání plynu.
Inteligentní motor plynu je naprogramován tak, aby rozpoznával platné vstupní signály. Reaguje pouze na signály z řídící jednotky motoru. Pokud detekuje napětí nebo signály, které nepocházejí z ECU, vypne se. Motor se zastaví. Prudce nezrychluje.
Pokud je elektromagnetické rušení dostatečně silné, aby ovlivnilo systém, zamýšleným chováním systému je vypnutí. Ne zrychlení.
Systémy priority brzd
Jsou elektronické systémy ovládání plynu zcela bezchybné? Žádný systém není dokonalý. Ale ochranné systémy, pokud fungují správně, by měly zabránit neočekávaným trhnutím.
Povědomí spotřebitelů o nezamýšleném zrychlení situaci změnilo. Výrobci automobilů přidávají další vrstvu ochrany. Instalují systémy priority brzd. Jsou již k dispozici na některých vozidlech německých výrobců.
Logika je jednoduchá. Vstup řidiče má přednost. Pokud systém selže a škrticí klapka se sama otevře, stisknutím brzdy se uzavře. Je aktivován systém priority. Auto zpomaluje.
Elektronické ovládání plynu je jen jedním kouskem skládačky. Pod kapotou je mnoho dalších elektronických součástek.
Důsledky svolávání vozidel
Prach z kongresových slyšení se sotva usadil, když se skutečná válka přesunula na internet. Reputace Toyoty rychle ztrácela na důvěryhodnosti a společnost se snažila tuto mezeru zacelit masivním uvolňováním dat. Říkali tomu „komplexní analýza“. Kritici tomu říkali uhýbání.
Obhajoba Toyoty byla založena na jedné křehké tezi: na vině nebyl systém elektronického ovládání plynu.
“Komplexní analýza vyvolává otázky ohledně Gilbertova svědectví v Kongresu,” uvedla Toyota v tiskové zprávě a odmítla svědectví odborníků, kteří přísahali, že budou říkat pravdu.
Brian Ross z ABC News právě odvysílal příběh ukazující náhlé zrychlení Camry. Bylo to Viscerální (živé, smyslné). Bylo to děsivé. Reakcí Toyoty bylo zpochybnit spolehlivost odborníků, nikoli mechaniků vozu. Tvrdili, že testy byly „nerealistické“.
Elektronická diskuse se zahřívá
Brad Bergholdt z McClatchy-Tribune se začátkem tohoto roku podrobně věnoval elektronickému ovládání plynu. Technologie je precizní. Je složitá. Ale je zranitelná?
Jane O’Donnell z USA Today položila otázku, kterou si všichni šeptali: Mohou elektronické systémy způsobit, že auta nekontrolovatelně zrychlují?
Odpověď nebyla v učebnicích obsažena. Byl na drátě. Elektromagnetické rušení (EMI) bylo duchem ve stroji. Toyota 23. února 2010 představila své testy odolnosti proti EMI. Anita Liener to zakryla pro InsideLine. Toyota trvala na tom, že jejich systémy byly stíněné. Argumentovali tím, že senzory jsou nadbytečné.
Ale redundance nepomůže, pokud je zemnící vodič vadný.
Pico Technology poskytla pohled do signálových cest. Elektronické ovládání plynu spoléhá na přesné údaje o napětí. Nárůst hluku může řídicí jednotku motoru přimět, aby si myslela, že řidič silně sešlápne pedál. Počítač nerozlišuje mezi záměrem a rušením.
Odborníci diskutují o „náhlém zrychlení“
To byla éra náhlého zrychlení vyšetřování. Samotný termín se stal bojištěm.
Toyota problém jen nepopřela; napadla metodiku výzkumníků. Joseph Rea, vystupující jménem Toyoty, kritizoval výzkum automobilových expertů jako „nerealistický“. Agentura Associated Press uvedla, že Toyota zpochybnila kritiku, která poukazovala na problémy s elektronickým ovládáním plynu.
Chtěli, aby vina padla na koberce. Byl to jednoduchý příběh. Bylo to čisté vyprávění. Nepožadoval stažení 8 milionů vozidel.
Ken Thomas a Stephen Manning tento konflikt pokrývali. Toyota proti kritikům. Tohle nebyla diskuze. Bylo to obležení.
Lidská cena popírání
Za tiskovými zprávami a technickým žargónem o elektronickém ovládání škrticí klapky rostl seznam nehod. Otázka „nezničitelnosti“ nastolená v předchozích článcích již nebyla akademická. Stalo se to v garážích. Na dálnici.
Videa z nárazových testů, která kolují online, ukázala brutalitu auta zrychlujícího, když by nemělo. Laserové radary zaznamenaly rychlosti, které byly v rozporu se zadáním řidiče.
Pozice Toyoty byla těžká. Auto bylo bezpečné. Elektronika byla spolehlivá.
Ale jak se zdroje hromadí – příběh ABC News, vyšetřování USA Today, data Pico Technology – obraz se rozmazává. Jedná se o softwarovou závadu? Je to EMI? Je to fyzická závada na pedálovém mechanismu?
Zde uvedené zdroje za rok 2010 neposkytují definitivní odpověď. Poskytují snímek společnosti, která se snaží přežít. Ukazují napětí mezi inženýrskou realitou a veřejným vnímáním.
Systémy elektronického ovládání plynu zůstávají v autech. Došlo ke stažení. Soudní spory se protahovaly.
A otázka je jestli
