التحكم الإلكتروني في دواسة الوقود

نظام التحكم الإلكتروني بالخانق ( ETC ) هو تقنية سيارات تستخدم الإلكترونيات لاستبدال الوصلات الميكانيكية التقليدية بين مدخلات السائق، مثل دواسة القدم، وآلية الخانق في السيارة التي تنظم السرعة أو التسارع. يُطلق على هذا المفهوم غالبًا اسم " القيادة الإلكترونية" ^{[ 1 ] [ 2 ]} ، ويُسمى أحيانًا "التسارع الإلكتروني" أو "التحكم الإلكتروني بالخانق" ^{[ 3 ] .}

يتكون نظام التحكم الإلكتروني بالخانق (ETC) النموذجي من ثلاثة مكونات رئيسية: (1) وحدة دواسة الوقود (يُفضل أن تحتوي على مستشعرين مستقلين أو أكثر)، (2) صمام خانق يُمكن فتحه وإغلاقه بواسطة محرك كهربائي (يُشار إليه أحيانًا باسم جسم الخانق الكهربائي أو الإلكتروني (ETB))، و(3) وحدة التحكم في مجموعة نقل الحركة أو المحرك (PCM أو ECM). ^{[ 4 ]} وحدة التحكم الإلكترونية بالخانق (ECM) هي نوع من وحدات التحكم الإلكترونية (ECU)، وهي نظام مُدمج يستخدم برمجيات لتحديد موضع الخانق المطلوب من خلال حسابات تستند إلى بيانات مُقاسة بواسطة مستشعرات أخرى، بما في ذلك مستشعرات موضع دواسة الوقود، ومستشعر سرعة المحرك، ومستشعر سرعة السيارة، ومفاتيح مثبت السرعة. ثم يُستخدم المحرك الكهربائي لفتح صمام الخانق بالزاوية المطلوبة عبر خوارزمية تحكم ذات حلقة مغلقة داخل وحدة التحكم الإلكترونية بالخانق (ECM).

لا يلاحظ معظم السائقين فوائد نظام التحكم الإلكتروني في دواسة الوقود، لأن الهدف منه هو جعل خصائص مجموعة نقل الحركة في السيارة متسقة بسلاسة بغض النظر عن الظروف السائدة، مثل درجة حرارة المحرك والارتفاع وأحمال الملحقات. كما يعمل هذا النظام "خلف الكواليس" لتحسين سهولة تغيير التروس بشكل كبير، والتعامل مع التغيرات الكبيرة في عزم الدوران المصاحبة للتسارع والتباطؤ السريعين.

يُسهّل نظام التحكم الإلكتروني في دواسة الوقود دمج ميزات مثل نظام تثبيت السرعة ، ونظام التحكم في الجر ، ونظام التحكم في الثبات ، وأنظمة ما قبل الاصطدام ، وغيرها من الأنظمة التي تتطلب إدارة عزم الدوران، حيث يمكن تحريك دواسة الوقود بغض النظر عن وضع دواسة الوقود. يوفر هذا النظام بعض الفوائد في مجالات مثل التحكم في نسبة الهواء إلى الوقود، وتقليل انبعاثات العادم، وخفض استهلاك الوقود، كما أنه يعمل بالتنسيق مع تقنيات أخرى مثل الحقن المباشر للبنزين .

لا يوجد اتصال ميكانيكي بين دواسة الوقود وصمام الخانق في أنظمة التحكم الإلكتروني بالخانق. بدلاً من ذلك، يتم التحكم الكامل في موضع صمام الخانق (أي كمية الهواء الداخلة إلى المحرك) بواسطة برنامج نظام التحكم الإلكتروني بالخانق عبر المحرك الكهربائي. إلا أن مجرد فتح أو إغلاق صمام الخانق بإرسال إشارة جديدة إلى المحرك الكهربائي يُعدّ نظام حلقة مفتوحة، مما يؤدي إلى تحكم غير دقيق. لذا، تستخدم معظم أنظمة التحكم الإلكتروني بالخانق الحالية، إن لم تكن جميعها، أنظمة تغذية راجعة ذات حلقة مغلقة، مثل نظام التحكم التناسبي التكاملي التفاضلي (PID )، حيث تُصدر وحدة التحكم الإلكترونية (ECU) إشارة لفتح أو إغلاق صمام الخانق بمقدار معين. ويتم قراءة بيانات مستشعر (مستشعرات) موضع الخانق باستمرار، ثم يقوم البرنامج بإجراء التعديلات اللازمة للوصول إلى مقدار الطاقة المطلوب للمحرك.

يوجد نوعان رئيسيان من حساسات موضع الخانق (TPS): مقياس الجهد الكهربائي، أو حساس تأثير هول (جهاز مغناطيسي) الذي لا يتطلب تلامسًا. يُعد مقياس الجهد الكهربائي خيارًا مناسبًا للتطبيقات غير الحساسة، مثل التحكم في مستوى الصوت في الراديو. مع ذلك، فإن هذه الأجهزة الميكانيكية عُرضة للتلف والتلوث بالأوساخ والغبار، مما قد يُسبب خللًا في عمل السيارة. أما الحل الأكثر موثوقية فهو الاقتران المغناطيسي (أو البصري)، الذي لا يتطلب أي تلامس مادي، وبالتالي فهو لا يتأثر بالتلف. يُعد هذا العطل خفيًا، إذ قد لا تظهر أي أعراض حتى يحدث عطل كامل. جميع السيارات المزودة بحساس موضع الخانق (TPS) تعاني مما يُعرف بـ"وضع القيادة الطارئة". عندما تدخل السيارة في هذا الوضع، يكون ذلك بسبب عدم اتصال دواسة الوقود، ووحدة التحكم الإلكترونية في المحرك، وصمام الخانق ببعضها البعض، مما يحول دون عملها معًا. يقوم كمبيوتر التحكم في المحرك بإيقاف الإشارة إلى محرك موضع الخانق، وتقوم مجموعة من النوابض الموجودة في الخانق بضبطه على سرعة دوران عالية، سريعة بما يكفي لوضع ناقل الحركة في وضع القيادة ولكن ليست سريعة لدرجة أن القيادة قد تكون خطيرة.

يشتبه البعض في أن أعطالًا برمجية أو إلكترونية في نظام التحكم الإلكتروني بالثبات (ETC) مسؤولة عن حوادث التسارع غير المقصود المزعومة . لم تتمكن سلسلة من التحقيقات التي أجرتها الإدارة الوطنية الأمريكية لسلامة المرور على الطرق السريعة (NHTSA) من الوصول إلى حقيقة جميع حوادث التسارع غير المقصود المبلغ عنها في سيارات تويوتا ولكزس موديل 2002 وما بعدها. ولم يستبعد تقرير صادر في فبراير 2011 عن فريق من وكالة ناسا (الذي درس الشفرة المصدرية والإلكترونيات لسيارة كامري موديل 2005، بناءً على طلب NHTSA) أعطال البرمجيات كسبب محتمل. ^{[ 5 ]} في أكتوبر 2013، وجدت أول هيئة محلفين تستمع إلى أدلة حول الشفرة المصدرية لشركة تويوتا (من الخبير مايكل بار ) أن تويوتا مسؤولة عن وفاة راكب في حادث تصادم ناجم عن تسارع غير مقصود وقع في سبتمبر 2007 في أوكلاهوما. ^{[ 6 ]}