Cherokee XJ 99: rejuvenescimento

[Erg-Bsb]

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ERRATUM
Vi que no meu post anterior #443 coloquei "quatro relês". Tem que ler "dois relês".
Até que podem usar quatro, mas dois são suficientes.

[Erg-Bsb]

Obrigado Euro. Boa sorte com seu carro

[Erg-Bsb]

Desligamento intermitente do motor


Quando estava fazendo testes estáticos após a instalação do novo chicote do motor, tive um problema independente da obra que acabava de ter feito: deixava esquentar o motor quando, após cinco minutos de marcha lenta, ele desligou sozinho, direitinho como se tivesse usado a chave de ignição, e com o Check Engine amarelo aceso. Religuei o motor e mais cinco minutos, ele desligou novamente. Desta vez não ligou mais.

Esses últimos meses já tive problemas, de vez em quando, de desligamento intermitente do motor, mas dirigindo (!!): apagava e depois de 20 ou 50 metros religava sozinho. Naquela época pensava que era um mau contato em um fio do chicote velho e ressecado do motor, mas agora está tudo novo.

Peguei meu leitor OBD II que acusou um código P0320 indicando uma ausência de sinal vindo do sensor de posição do virabrequim (Crankshaft Position Sensor – CPS). Será que o sensor está falhando (o troquei há cinco anos por um original)?

Desmontei o sensor, uma coisa sempre muito chata porque está muito mal localizado. O estado dele estava bom, mas notei a presencia de finas partículas de metal grudadas nele.



Fui estudar artigos técnicos e fóruns e vi que não é incomum ter de vez em quando algumas raspas de metal grudadas nele: o CPS é um ímã e pega qualquer sujeira que está ao nível do volante do virabrequim ou na estrada.

O problema vem do fato que o CPS fica bem próximo ao volante para “ver” as ranhuras que estão em volta dele quando gira. Com a presencia de partículas metálicas na ponta do CPS, a distância entre ele e o volante muda e ele não consegue mais ver essas ranhuras, daí a ausência de sinal vindo do sensor.

Limpei o CPS, o remontei e não tenho mais problema nem código P0320.

[Sydney66]

ERRATUM
Vi que no meu post anterior #443 coloquei "quatro relês". Tem que ler "dois relês".
Até que podem usar quatro, mas dois são suficientes.

Eu até estranhei Berg, mas como você é fera no assunto, não questionei, achei que seria para os faróis auxiliares também.

Abraços e no aguardo.

[Erg-Bsb]

kkk. Obrigado, mas não, não sou fera não. Aprendendo fazendo e relatando minhas experiências, como a maioria de nos aqui. E pode questionar sim!

Se tinha inicialmente indicado "quatro" relês, é porque tinha lido relatos de pessoas que colocaram, por segurança, este número, um por cada lado e por cada tipo de luz, mas não acho necessário: se um relê pifar na estrada, é só lembrar trocar para os faróis altos/baixos para parar em segurança. Além disto, não temos muito espaço de sobra em baixo do capô dos nossos XJs para desperdiçar.

[felippetti]

Excelente post, Egr-BSB! Tens fotos da XJ?

[Erg-Bsb]

Obrigado felippetti.
Aqui duas fotos que já são antigas, mas não mudou nada por fora, ele é igual a quando saiu da fábrica.

[felippetti]

Obrigado felippetti.
Aqui duas fotos que já são antigas, mas não mudou nada por fora, ele é igual a quando saiu da fábrica.

Muito alinhada a XJ! Como eu sempre digo, o carro é um reflexo do capricho do dono. Bem legal!

[Erg-Bsb]

Instalação de um novo circuito elétrico para os faróis

Parte 1

Vários donos de XJ relataram problemas com o circuito original dos faróis, na maioria dos casos com um derretimento parcial do conetor ao nível do comando dos faróis no painel.



O problema, presente em vários outros carros, qualquer seja a marca, é que toda a corrente para alimentar os faróis vem da bateria, vai diretamente até a central de comando do painel para finalmente ir aos faróis. É muito caminho para tanta carga e um circuito subdimensionado com fios 16AWG no início (1,31 mm2), 18AWG (0,82 mm2) e até 20AWG (0,52 mm2) em algumas partes.

Primeiro propósito de um novo circuito
O propósito não é somente trocar a fiação por uma de seção maior que aguentaria a carga, o que seria complicado por causa do caminho percorrido, mas também evitar que a corrente alta passa pelo conjunto de comando no painel.

A solução mais fácil, eficiente e barata é usar o circuito original como está somente para acionar um interruptor (o sinal, que usa muita pouca energia), sob a forma de um relê que foi planejado para aguentar cargas altas e criar um outro circuito com capacidade maior e independente do primeiro para alimentar os faróis.



Segundo propósito
Se proteger o circuito original é o propósito principal, buscamos também um melhor desempenho do conjunto.

Um pouco de física dos fios:
Menor a seção => maior a resistência R
Maior o comprimento => maior a resistência R
Lei de Ohm: Corrente = V / R

Daí vemos o interesse de aumentar a seção e diminuir o comprimento dos fios a fim de manter a resistência do circuito ao mínimo possível para ter uma capacidade de corrente maior.

Para informação, um fio 18AWG tem uma resistência de 0,021 Ω/m enquanto um 13AWG equivalente a um 2,5 mm2 somente 0,0066 Ω/m, ou seja, mais que três vezes menos.

Na prática isso é ilustrado por uma queda de voltagem (“voltage drop”) entre as duas extremidades do circuito, a bateria e a lâmpada. Para medir essa, proceder com o seguinte:
- afastar levemente o conetor do farol para ter acesso aos terminais;
- ligar o motor;
- desligar todos os equipamentos (rádio, ar, etc.);
- ascender os faróis baixos;
- com um multímetro na posição “Volt”, colocar a ponta preta no polo negativo da bateria (cuidado com o fio e a ventoinha) e a ponta vermelha no terminal de aterramento da lâmpada. Anotar o valor;
- colocar a ponta vermelha no polo positivo da bateria e a ponta preta no terminal dos faróis baixos da lâmpada. Anotar o valor;
- desligar os faróis e o motor;
- empurrar o conetor do farol de volta no seu lugar;
- somar os dois valores: isto é o “voltage drop”.

Já viram que para uma lanterna de bolso com lâmpada incandescente, quando a pilha fica fraca, a luminosidade da lâmpada também está. Bem, aqui temos o mesmo problema: maior o “voltage drop”, ou seja, mais baixa a voltagem chegando à lâmpada, menor a luminosidade dos faróis. Pior: seguinte o site de Daniel Stern (entre outros), a queda de luminosidade não é linear com a queda de voltagem, é exponencial, ou seja, se para uma voltagem de referência X dando uma luminosidade de 100% da lâmpada, quando a voltagem cai para 95% teremos uma luminosidade de 83%. Se a voltagem cair para 90% teremos apenas 67% da luminosidade, e só precisa cair 5% mais (85%) para termos apenas um pouco mais que 50% da luminosidade dada pelo fabricante! Vemos então a necessidade crucial de aprimorar o desempenho deste circuito para ter mais luz.

No meu caso deu 1,81 V no positivo e 0,69 V no negativo para um “voltage drop” total de 2,50 V, na lâmpada lado motorista. Com uma tensão de 13,85 V nos polos da bateria (motor ligado), sobram 11,35 V na lâmpada. Se tomarmos uma tensão de referência de 13,2 V (dados Osram) para uma luminosidade de 100% da lâmpada, temos uma redução de 14% comparado à tensão de referência, o que dá uma diminuição de luminosidade de quase 50%. Esses resultados não são bons.

Terceiro propósito
Enfim, têm donos fazendo bastante trilhas com o carro que querem usar naqueles momentos lâmpadas mais potentes, do tipo “rally” de 100/80W ou mais. O circuito original não vai aguentar por muito tempo esta carga enquanto um novo, adequadamente dimensionado, vai, sem risco para o carro.

Anotam que todas as medidas dos fusíveis que indico aqui nas imagens são para lâmpadas clássicas legais 60/55 W. Já a bitola indicada dos fios aguenta sem problema lâmpadas mais potentes, pelo menos até 100 W nos faróis altos.

O que vão precisar antes de começar:
Nota: para uso de lâmpadas legais 60/55 W. Para lâmpadas mais potentes tem que usar fusíveis maiores e até fio de bitola maior (vou falar sobre isso mais adiante). Recomendo comprar um metro a mais de cada fio para não ficar faltando.
- uma caixa de fusíveis e relês (opcional) com os terminais não montados (para uma instalação mais limpa);
- novos terminais para bateria que permitem adicionar novos cabos;
- 1 m de fio vermelho 4 mm2 (opcional) para a trazer a energia da bateria até os relês;
- 6 m de fio vermelho 2,5 mm2 ou 12AWG. Um 12AWG seria de 3,3mm2, melhor ainda para o desempenho;
- 4 m de fio amarelo (ou outra cor) 2,5 mm2 / 12AWG;
- 4 m de fio preto 2,5 mm2 / 12AWG;
- 3 x 1 m de fio de cores diferentes (preto + 2 cores) 1 mm2 ou 18AWG para fazer os circuitos dos sinais e o aterramento dos relês (circuito bobina/sinal);
- 2 conetores fêmeas para lâmpadas H4 e seus terminais não montados. Recomendo serem de cerâmica que não derrete, especialmente se querem usar lâmpadas mais potentes;
- 1 conetor macho para lâmpada H4 com seus terminais não montados (para pegar o sinal para acionar os relês);
- 2 relês 30 ou 40A, 5 terminais (vou comentar sobre esses mais adiante);
- mangueira corrugada de 5 mm até 20 mm de diâmetro interno. Aquela que precisa mais é de 13 mm de diâmetro interno, com um comprimento de um pouco menos de 2,00 m;
- 1 fusível 10A tipo blade ATC/ATO (tamanho médio/estandarte);
- 1 fusível 15A tipo blade ATC/ATO;
- 3 terminais (“lug nut”) para conetar cabo 6AWG à bateria;
- 1 terminal (“lug nut”) para conetar cabo 8AWG à bateria;
- 2 terminais (“lug nut”) para conetar cabo 10AWG à bateria;
- alicates para crimpagem dos terminais (na bateria + na caixa de fusíveis e relês);
- estação de solda (opcional, mas gosto de soldar os fios nos terminais para um melhor contato).


Primeiro passo: instalar a caixa de fusíveis e relês
Comprei pelo Mercado Livre uma caixa que recebe seis fusíveis e seis relês. Tive que deslocar para frente o regulador de tensão porque ocupava o melhor lugar que achei para ela. Lembrem-se de manter a vareta que segura o capô aberto em seu lugar fechado para saber em qual altura instalar a caixa.



Avisos importantes sobre a instalação do regulador de tensão
Aviso 1: Sobre o regulador de tensão que instalei no tópico #389 na página 33: estou muito satisfeito dele, mas os fios que vêm com ele são de péssima qualidade: NÃO USEM e joguem eles logo fora. Já tinha quebrado um fio pouco tempo após a instalação e o fato de mexer agora novamente com o regulador, quebrou mais um. Por sorte percebi logo e vou aproveitar esta obra para trocar eles todos com fios de qualidade.

Aviso 2: Quando instalei este regulador usei lugares livres dentro da caixa de relês e fusíveis original. Como tive que mexer novamente dentro da caixa para trocar aqueles fios, posso confirmar que não é uma boa ideia: o plástico da caixa é ressecado e as travas de plástico que seguram os terminais vão quebrar. Podem fazer um “splice” (uma junção) para pegar por exemplo um sinal quando a chave está em “ON”, mas evitem desmontar os terminais. É melhor e mais seguro instalar o novo circuito em uma caixa nova.

A fiação
Aqui a fiação como estará no carro. Pode parecer complicado, mas não é. Para melhorar o desempenho do circuito, não conectei o aterramento dos faróis ao chassi, mas diretamente à bateria.



Precisamos de um relê para ascender os faróis baixos e um relê para os faróis altos.
Por convenção se usa o terminal 30 para trazer a energia, mas aqui usei o circuito no sentido contrário, alimentando-o pelo terminal 87. Fiz isto para nunca ter energia no quinto terminal, o 87a. O fato de inverter a fiação para esta parte do circuito não tem influência nenhuma no funcionamento.

Usei fio vermelho para os faróis altos e fio amarelo para os baixos.
Do lado sinal vindo do conetor original, usei fios 18AWG que sobravam da obra anterior (mas podem usar fio de 1 mm2 que pessoalmente prefiro ao 0,75 mm2 que acho fino demais), laranja para os faróis altos e amarelo com listra preta nos baixos.

Comecei pelo lado motorista, o mais afastado da bateria: crimpei os fios de 2,5 mm2 nos terminais e coloquei um ponto de solda para maior segurança, melhor contato e não ter risco de oxidação ao nível do contato. Coloquei neles graxa dielétrica (“dielectric grease”) que não conduz eletricidade e protege da oxidação, montei os terminais dentro do conetor de cerâmica e deixei uns 20 cm de sobra de fio comparado ao original para facilitar a troca da lâmpada caso necessário. Coloquei os fios dentro de uma mangueira corrugada de diâmetro 13 mm interno que fiz correr em cima da mangueira original que fica na parte inferior do radiador.



Fiz a mesma coisa lado passageiro e montei também os dois terminais machos com fios 18AWG para pegar os sinais dos faróis baixos e altos do conetor original da lâmpada (não precisa do sinal do aterramento, o terceiro).



Passei os fios atrás do tipo de triângulo metálico que tem bastante espaço aí e não tem risco eles ficarem esmagados. Para o chicote com todos os fios usei mangueira corrugada de diâmetro interno 20 mm.



Em seguinte cuidei da nova caixa de fusíveis e relês. Comecei fazendo a ligação entre a “saída” dos fusíveis e os polos 87 dos dois relês com fio 2,5 mm2.



Para conetar os polos 30 aonde têm dois fios de 2,5 mm2, vi que os terminais não aguentavam dois fios tão grossos ao nível da isolação. Decidi tirar a isolação de plástico também nesta parte e crimpar assim com um ponto de solda (bem feio aqui), adicionando uma curta luva termocontrátil por segurança.



Finalizar as conexões dos relês com os dois fios de sinal (polos 86) vindo do conetor original do farol e os dois aterramentos (polos 85) que vão ter que conetar ao chassi por um parafuso, perto da nova caixa.

Para finalizar as conexões, temos que ligar a “entrada” dos dois fusíveis ao polo positivo da bateria e os dois fios pretos de 2,5 mm2 vindo dos novos conetores dos faróis ao polo negativo. É melhor para o desempenho do circuito conectar o aterramento diretamente à bateria em vez de usar o chassi.

NÃO É para puxar a energia de um circuito original existente do carro que tem risco de sobrecarregar este. Tem que alimentar os dois fusíveis diretamente da bateria.

Comprei novos conetores para a bateria que têm dois parafusos de 5 ou 6 mm. Podem colocar os fios diretamente entre os dois parafusos, mas acredito que usar terminais específicos para conetar aos parafusos, chamados de “lug nut”, é mais seguro e providencia um contato melhor.



No polo negativo temos dois fios: um de 8AWG (8,4 mm2) e um de 6AWG (13,3 mm2). No positivo são dois fios 6AWG. Esses são diferentes um do outro: aquele que vai à caixa original de fusíveis e relês é composto por mais fios que são mais finos. Para cortar estes fios grossos, não recomendo um alicate de corte diagonal que vai fazer um corte pontudo. Usei meu decapador de fios que está muito afiado e faz um corte bem reto sem esmagar o fio.



Após descascar um pouco da isolação, afastei levemente os fios e coloquei esta ponta dentro de um copo com vinagre de álcool por 5 minutos. Isso provocará uma reação química que limpará cada fio. Após este tempo, passei o fio dentro de uma solução de água com bicarbonato de sódio, isso para parar a reação. Para finalizar joguei também desengraxante e passei uma escova fina de latão. Depois apertei novamente os fios juntos com os dedos.

Procurei aqui, mas não achei os terminais do tipo “lug nut” que queria e acabei comprar pela Amazon. Há dois tipos. O primeiro usa solda: você esquenta o terminal e enche por parte de fluído de solda, coloca o fio dentro e deixa resfriar. Lendo mais sobre o assunto parece que não é o indicado: os terminais ao nível da bateria não deveriam ser soldados. Com as vibrações e o tempo, a solda solta e a montagem correta é por crimpagem. Aqui também tem dois tipos: aquele que usa um alicate que esmaga cada metade do terminal, equivalente àqueles que acham aqui, e aquele que faz uma crimpagem hexagonal, esmagando o terminal em seis lugares em toda a volta e que é a montagem a mais segura.



Apesar os terminais serem “brancos” na foto, não são de alumínio, mas de cobre com uma camada de estanho para limitar a oxidação (tipo “marine grade”).
Antes de proceder à crimpagem coloquei um pouco de graxa de contato (que conduz a eletricidade) dentro do terminal para otimizar o contato elétrico e proteger da oxidação. Após a crimpagem peguei a ponta com um alicate e puxei o fio com força para conferir a qualidade da montagem, coloquei também um pouco de graxa dielétrica entre o terminal e a isolação para impedir ainda mais que umidade entre por aí. Para finalizar coloquei uma luva termocontrátil de boa qualidade, grossa e com adesivo dentro, para a isolação elétrica e da água.



Para os fios de 2,5 mm2 coloquei três (usei o terceiro fio para um outro circuito) dentro de um terminal para 10AWG, ou podem colocar os dois fios de 2,5 mm2 + um pedaço de fio de 1,5 mm2 que vão cortar porque os dois fios só não vão ficar seguros dentro do terminal 10AWG.

Não coloquei fusíveis entre a bateria e a nova caixa de relês porque os dois fios são bem curtos (30 a 40 cm), mas sejam cientes que esta parte do circuito não está protegida.

Antes de montar os terminais nos conetores da bateria coloquei um pouco de graxa de contato preta.



Aqui a caixa de fusíveis e relês com todas as conexões feitas. Anotam que já enchi a caixa com um outro circuito que usa dois relês e fusíveis, então não se assustem pela quantidade de fios dentro.

[Erg-Bsb]

Instalação de um novo circuito elétrico para os faróis

Parte 2

O resultado
Medi novamente a queda de voltagem que deu 0,22 V (+) e 0,10 V (–) com um total de 0,32 V. Wow! Não esperava uma diferencia tão grande comparado ao circuito original que era de 2,50 V. Isso dá uma tensão de 13,53 V que é até mais que a tensão de referência do fabricante. Do outro lado é provável que a vida útil das lâmpadas seja mais curta porque “a luz que brilha duas vezes mais se apaga na metade do tempo”.

O artigo não seria completo sem o clássico e incontornável “antes e depois”. Nas seguintes fotos as regulagens da câmera são idênticas (balanço do branco e exposição). Só fiz dos faróis baixos e o alcance deles não muda, o que é normal. O que importa aqui é a diferencia de luminosidade entre as duas imagens e ela é clara.
Mexendo no Photoshop para tentar equilibrar a luminosidade entre as duas imagens (só por curiosidade, não é o caso aqui), tive que aumentar a exposição de aproximadamente 80% para chegar ao nível da segunda!



Um pouco de técnica
Sobre os fios
Para saber qual bitola de fio usar temos que calcular primeiro qual o consumo de corrente vamos ter, dependendo das lâmpadas, e a partir daí poderemos escolher um tamanho de fio que aguenta esta carga.

Vamos considerar que queremos usar lâmpadas de até 130 W em faróis altos. Temos que ter um fio, aquele que vem da bateria até o fusível e do fusível até o relê, que aguenta a carga das duas lâmpadas. Depois do relê é um fio para cada lâmpada, então está tranquilo. Vamos também considerar o pior caso, deixar os faróis altos acesos com o motor desligado e uma bateria fraca de 12 V. No caso de lâmpadas temos um fator “f” entre consumo e corrente em volta de 1.

Isso dá para as duas lâmpadas: C = 2 x (W x f) / V => 2 x (130 x 1) / 12 = 21,7 A

Se olhar nas diferentes tabelas disponíveis no Internet considerando que este é o pior caso, estamos bem no limite do quanto um fio de 2,5 mm2 aguentaria. Pessoalmente trocaria essa parte do circuito para um fio de 4 mm2 e é o que teria feito se tivesse feito meus cálculos melhor antes de começar. Uma outra solução, guardando fios de 2,5 mm2 seria de duplicar o início do circuito, usando um fusível e relê para cada farol, cada um sendo sob a carga de somente 10,85 A (a metade).
Anotam que em condição de estrada teríamos uma corrente de 2 x (130 x 1) / 13,8 = 18,8 A.
Nas mesmas condições ruins, se usarmos lâmpadas de 100 W em faróis altos, vão puxar somente 2 x (100 x 1) / 12 = 16,7 A que não deveria ser um problema para um único fio de 2,5 mm2.

Uma consideração final: acho que usar fio de 2,5 mm2 é suficiente para o uso de lâmpadas legais, também porque usar fio de bitola maior traz o problema da crimpagem nos terminais que aguentam dificilmente fios maiores. Se precisar de mais luz, criem um novo circuito independente para faróis de milha.

Sobre os relês
Vimos, com os cálculos anteriores, que mesmo com lâmpadas de 130 W podemos usar relês de 30 A que são sobredimensionados em relação à carga e é o que queremos.
Lendo uma página do site Basic Car Audio Electronics sobre relês achei uma informação bem interessante, também relatada por outros sites: quando o circuito (a bobina) é desativada, tem uma corrente de volta causada pela descarga da bobina que pode chegar a 200 V (!) que pode fritar o elemento que atua / traz o sinal até a bobina. Para evitar isto é importante usar relês protegidos por um diodo ou uma resistência interna.

Esses relês não são fácil achar aqui nas autoelétricas (no ML têm) e essa caraterística está claramente informada no diagrama neles.



Sobre os fusíveis
O fusível deve ser o ponto fraco de um circuito porque é carregado de sua proteção.
Idealmente ele deve aguentar um pouco mais (1,25 vez – para não derreter sem necessidade com as pequenas variações) que a carga que está no circuito enquanto os fios devem aguentar bem mais que o fusível.

Com lâmpadas 60/55 W, na pior das hipóteses (bateria fraca), temos uma corrente de 2 x (60 x 1) / 12 = 10 A em faróis altos e 2 x (55 x 1) / 12 = 9,2 A nos baixos, isso para o fusível e o pequeno pedaço de fio que vai do fusível até o relê. Depois do relê, cada fio tem somente que aguentar uma lâmpada, respetivamente 5 A e 4,6 A.
Em condição normal de estrada são respetivamente 2 x (60 x 1) / 13,8 = 8,7 A e 2 x (55 x 1) / 13,8 = 8,0 A. Aplicando um fator de folga de 1,25, necessitaríamos fusíveis de 10,9 A e 10 A, que seria na prática 15 A e 10 A. Os fios, por sua parte, têm que aguentar 20 A no mínimo para uma boa segurança. Vou testar assim por enquanto e se os fusíveis derreter por serem subdimensionados vou aumentar a capacidade deles de 5 A.
Para informação, no circuito original, tem um fusível de 30 A no início dentro da caixa sob o capô, e quatro fusíveis de 10 A cada, depois do interruptor de comando dos faróis ao nível dos pês do passageiro, um para cada tipo de farol e para cada lado.

Sobre os faróis
Temos sorte no Brasil porque os XJs vieram equipados com o que os norte-americanos consideram como a melhor opção de faróis: os Cibié E-code #7R0188701. O problema é que eles têm mais de 20 anos e nos meus, por exemplo, a parte refletora ficou um pouco fosca o que prejudica também o desempenho deles. Tentei limpar, mas não deu certo. O segundo problema é achar novos. Só vi nos EUA.

Conclusão
Sem dúvida, a instalação de um novo circuito com bitola maior é o primeiro e mais eficiente passo para o desempenho dos faróis pela diminuição drástica do “voltage drop” e consequentemente a forte aumentação da luminosidade. Trocar os faróis antigos foscos seria o segundo, enquanto as lâmpadas só vão trazer alguns porcentos de luz a mais (para uma mesma potência).

Links úteis:
Técnicos
Wikipedia: sobre os fios AWG
Off Roaders: sobre os fios
Daniel Stern: sobre os relês e o voltage drop
Basic Car Audio Electronics: sobre os relês
Headlight loom upgrade
Go Jeep
Yotatech
Defenderrs

[Erg-Bsb]

Erratum

Na segunda imagem da parte 1, no diagrama de princípio do circuito, coloquei um fusível de 10 A no circuito original. Em fato, naquele lugar é um fusível de 30 A e tem mais um, depois do comando dos faróis, de 10 A.

[Erg-Bsb]

Aqui o diagrama corrigido, mas não muda nada quanto ao princípio.