До кінця 1980-х років керування автомобілем було повністю механічним. Ви натискали на педаль. Трос тягнув дросельну заслінку. Повітря прямувало у впускний колектор. Паливо згоряло. Машина розганялася. Все просто та прямолінійно. Якщо трос рвався, дросельна заслінка залишалася відкритою, і ви опинялися без керування (чи гірше). Це було жорстоко, але передбачувано.
Потім з’явилися системи drive-by-wire (управління проводами).
Сьогодні натискання на педаль акселератора не тягне трос. Воно надсилає електричний сигнал. Ви не відкриваєте клапан ногою. Ви спілкуєтеся із комп’ютером. Це електронне управління дросельною заслінкою (ETC). Звучить як зайва ускладненість, правда? Навіщо виправляти те, що й так працює?
Справа не просто у складності. Справа в точності.
Приховані переваги ETC
Люди не люблять складність у автомобілях. Вони люблять її, коли вона заощаджує їхній час. ETC знижує витрати на обслуговування, оскільки усуває механічний зв’язок. Нема троса, який міг би розтягнутися. Немає шарнірних з’єднань, які б заіржавіти. Немає залипаючих жиклерів карбюратора, як за старих часів. Система покладається на електричні імпульси, а не на металеві деталі, що рухаються, труться один про одного. Це означає меншу кількість потенційних поломок.
Але є і більш вагома причина для такого переходу: безпека та інтеграція.
Механічні дроселі реагують лише на одне: на вашу праву ногу. Електронні системи слухають усі. ЕБУ (електронний блок управління) зчитує швидкість коліс. Він перевіряє зчеплення із дорогою. Він контролює тиск у гальмівній системі. Він відстежує кут повороту керма.
«Система електронного управління дросельною заслінкою зчитує не тільки сигнал від ноги водія, а й дані від колес, що прослизають… що допомагає коригувати помилки водія».
Якщо ви надто пізно скидаєте газ у повороті, ЕБУ може відключити потужність до того, як автомобіль втратить керування. Це аварійний механізм. Саме тому електронне керування дросельною заслінкою необхідне для сучасного круїз-контролю. Механічно підключити систему круїз-контролю до троса дроселя складно. Однак ви можете просто попросити комп’ютер підтримувати певну напругу.
Відгук Toyota і суспільний страх
Потім настав 2009 рік.
У Toyota був масштабний відгук автомобілів. Проблеми із прискоренням. Застрягання педалей. Машини, що «втікали» від водіїв. ЗМІ зображували електронне управління дросельною заслінкою як пастку смерті. Водії ставили очевидне питання: якщо електронна система, чи можна її зламати? Чи можуть зовнішні сигнали втручатися у роботу ЕБУ?
Страх не був ірраціональним. Якщо система покладається на програмне забезпечення та дроти, вона має точки входу.
Механічні системи ізольовані. Ви не можете зламати трос. Ви не можете заглушити сигнал у сталевій штанзі. Але дроти передають дані. Дані можуть бути спотворені.
Чи можуть зовнішні сигнали втручатися в роботу?
Це питання, яке не дає заснути ентузіастам.
Система спроектована з урахуванням надмірності. ЕБУ порівнює дані датчика положення педалі з даними датчика положення дросельної заслінки. Якщо вони не збігаються, автомобіль переходить в аварійний режим (limp mode). Він обмежує потужність. Це запобігає аварії.
Але чи означає це, що система невразлива?
Більшість інженерів кажуть, що жодна система не може бути зламана на 100%. Однак ймовірність того, що випадковий сигнал втрутиться в роботу вашої дросельної заслінки, надзвичайно мала. ЕБУ екрановано. Сигнали перевіряються на контрольні суми. Якщо пакет даних пошкоджено, він відкидається.
Проте скандал 2009-2010 років залишив слід. Водії хочуть знати, чи є їхній автомобіль безпечним засобом пересування або підключеним пристроєм, готовим до експлуатації зловмисниками.
Відповідь не проста. Але він ґрунтується на тому, як сучасні автомобілі обробляють дані. І це підводить нас до наступного рівня проблеми.
Деякі водії стверджують, що їхні автомобілі самостійно робили різкі ривки в потоці. Вони вказують на систему електронного управління дросельною заслінкою (ETC) як на винуватця. Експерти та інженери висловили свою думку щодо цих побоювань. Вони стверджують, що причиною може бути електромагнітна інтерференція.
Чи може електромагнітна інтерференція викликати спрацювання ETC?
Теорія проста. Перешкоди від стільникових телефонів або ліній електропередач можуть призвести до короткого замикання. Це замикання може змусити систему електронного керування дросельною заслінкою відкрити дросель. Результат? Раптове та ненавмисне прискорення.
Професор Девід Гілберт з Університету Південного Іллінойсу зробив цю теорію надбанням громадськості. Він виступив на ABC News, щоб продемонструвати ризик. Він працював із автомобілем Toyota Avalon. Він перерізав і повторно підключив дроти у системі електронного управління дросельною заслінкою. Двигун набрав обертів. Машина прискорилася без втручання водія. Були застосовані гальма. Ривок продовжився.
Toyota та інші експерти різко заперечили. Вони назвали сценарій Гілберта штучним. У реальному світі таке малоймовірне. Звичайна експлуатація передбачає перерізання проводів. Більшість систем добре захищені від електромагнітної інтерференції. Короткі замикання рідкісні.
Але автовиробники повністю не ігнорують такої можливості. Вони заклали у конструкцію системи захисту.
Як працюють режими захисту ETC
Складні системи вимагають резервування. Система електронного управління дросельною заслінкою не є винятком. Мета полягає у тому, щоб зберегти працездатність системи, або забезпечити безпечне відключення.
Більшість систем мають першу межу оборони. При перших ознаках несправності дросельна заслінка закривається. Двигун повертається на холостий перебіг. Якщо блок керування двигуном виявляє проблему з датчиком, він запобігає відкриття дросельної заслінки.
Резервування закладено у самі датчики. Для кожного положення заслінки використовуються два датчики. Система порівнює їхні свідчення. Якщо один із них виходить з ладу або якщо два датчики повідомляють різні значення, система передбачає наявність помилки. Вона закриває дросельну заслінку. Двигун працює на неодруженому ходу.
Розумний мотор дросельної заслінки як контролер
Що щодо стрибків напруги чи коротких замикань через зовнішні перешкоди? Відповідь криється в розумному моторі дросельної заслінки. Цей компонент є останнім контролером. Всі сигнали керування дросельною заслінкою повинні проходити через нього, перш ніж заслінка почне рухатися.
Розумний двигун дросельної заслінки запрограмований на розпізнавання допустимих вхідних сигналів. Він реагує лише на сигнали від блоку керування двигуном. Якщо він виявляє напругу або сигнали, які не надходили від ЕБУ, він вимикається. Двигун зупиняється. Він робить різкого прискорення.
Якщо електромагнітна інтерференція досить сильна, щоб вплинути на систему, задумана поведінка системи – це відключення. А чи не прискорення.
Системи пріоритету гальмування
Чи є системи електронного управління дросельною заслінкою цілком бездоганними? Жодна система не ідеальна. Але системи захисту, якщо вони працюють правильно, повинні запобігати несподіваним ривкам.
Поінформованість споживачів про ненавмисне прискорення змінила ситуацію. Автомобільні виробники додають ще один рівень захисту. Вони встановлюють системи пріоритету гальмування. Вони вже доступні на деяких автомобілях німецьких виробників.
Логіка проста. Вступні дані водія мають пріоритет. Якщо система виходить з ладу і дросельна заслінка відкривається самостійно, натискання на гальмо закриє її. Спрацьовує система пріоритету. Машина сповільнюється.
Електронне управління дросельною заслінкою – лише одна частина головоломки. Під капотом є безліч інших електронних компонентів.
Наслідки слухань щодо відкликання автомобілів
Пил від конгресуальних слухань ледь осів, як справжня війна перемістилася до інтернету. Репутація Toyota стрімко втрачала довіру, і компанія спробувала закрити цей пролом масованою викладкою даних. Вони назвали це «всеосяжним аналізом». Критики назвали це ухилянням від відповіді.
В основі захисту Toyota лежала одна тендітна теза: система електронного дросельного управління не винна.
«Всебічний аналіз викликає питання щодо показань Гілберта в Конгресі», — заявило Toyota у своєму прес-релізі, відкидаючи свідчення експертів, які дали клятву говорити правду.
Брайан Росс із ABC News щойно показав сюжет, що демонструє раптове прискорення автомобіля Camry. Це булоВисцерал (живе, чуттєве). Це було жахливо. Відповідь Toyota полягала у тому, щоб оскаржити надійність експертів, а не механіку автомобіля. Вони стверджували, що випробування були “нереалістичними”.
Електронна дискусія розпалюється
Бред Бергхольдт із McClatchy-Tribune раніше цього року докладно розібрав суть електронного дросельного управління. Технологія точна. Вона складна. Але чи вразлива вона?
Джейн О’Доннелл із USA Today поставила питання, яке всі шепотіли: Чи можуть електронні системи викликати неконтрольоване прискорення автомобілів?
Відповідь не містилася у підручниках. Він був у проводці. Електромагнітні перешкоди (EMI) були привидом у машині. Toyota провела презентацію 23 лютого 2010, детально описавши свої випробування на стійкість до EMI. Аніта Лієнер висвітлювала це для InsideLine. Toyota наполягала, що їхні системи екрановані. Вони стверджували, що датчики мають надмірність.
Але надмірність не допомагає, якщо заземлюючий провід несправний.
Компанія Pico Technology надала можливість зазирнути у шляхи проходження сигналів. Електронне дросельне керування покладається на точні показання напруги. Стрибок шуму може обдурити блок керування двигуном, змусивши його думати, що водій сильно натискає на педаль. Комп’ютер не розрізняє намір та перешкоду.
Експерти сперечаються про «раптове прискорення»
Це була епоха розслідувань випадків раптового прискорення. Сам термін став полем битви.
Toyota не просто заперечувала проблему; вона атакувала методологію дослідників. Джозеф Рі, виступаючи від імені Toyota, розкритикував дослідження автомобільних експертів як “нереалістичні”. Агентство Associated Press повідомило, що Toyota оскаржила критику, що вказує на проблеми з електронним дросельним управлінням.
Вони хотіли, щоб вина впала на килимки для підлоги. Це був простий наратив. Це був чистий наратив. Він не вимагав відкликання 8 мільйонів автомобілів.
Кен Томас і Стівен Маннінг висвітлили цей конфлікт. Toyota проти критиків. Це було обговоренням. Це була облога.
Людська ціна заперечення
За прес-релізами та технічним жаргоном про електронне дросельне управління зростав список аварій. Питання про «невбивність», порушене в попередніх статтях, більше не було академічним. Це відбувалося у гаражних проїздах. На шосе.
Відео краш-тестів, що циркулюють в інтернеті, демонстрували жорстокість автомобіля, який пришвидшується, коли не має цього робити. Лазерні радари фіксували швидкості, які суперечили водіям.
Позиція Toyota була твердою. Автомобіль був безпечним. Електроніка була надійною.
Але з накопиченням джерел — сюжет ABC News, розслідування USA Today, дані Pico Technology — картина стає розмитою. Це програмний збій? Чи це EMI? Чи це фізичний дефект механізму педалі?
Джерела, перелічені тут за 2010 рік, не дають остаточної відповіді. Вони надають знімок компанії, яка бореться за виживання. Вони показують напругу між інженерною реальністю та суспільним сприйняттям.
Системи електронного дросельного управління залишилися в автомобілях. Відбулися відгуки. Судові позови затягнулися.
І питання про те, чи є
