Jeep XJ. Manual - part 342

• supply the 5 volt power source to the transmis-

sion pressure sensor (if equipped with an RE auto-
matic transmission).

FUEL LEVEL SENSOR—PCM INPUT

DESCRIPTION

The fuel level sensor (fuel gauge sending unit) is

located on the fuel pump module.

OPERATION

Refer to Fuel Gauge Sending Unit in the Fuel

Delivery section for information.

ENGINE COOLANT TEMPERATURE SENSOR—
PCM INPUT

DESCRIPTION

The Engine Coolant Temperature (ECT) sensor is

used to sense engine coolant temperature. The sensor
protrudes into an engine water jacket.

The ECT sensor is a two-wire Negative Thermal

Coefficient (NTC) sensor. Meaning, as engine coolant
temperature increases, resistance (voltage) in the
sensor decreases. As temperature decreases, resis-
tance (voltage) in the sensor increases.

OPERATION

At key-on, the Powertrain Control Module (PCM)

sends out a regulated 5 volt signal to the ECT sensor.
The PCM then monitors the signal as it passes
through the ECT sensor to the sensor ground (sensor
return).

When the engine is cold, the PCM will operate in

Open Loop cycle. It will demand slightly richer air-
fuel mixtures and higher idle speeds. This is done
until normal operating temperatures are reached.

The PCM uses inputs from the ECT sensor for the

following calculations:

• for engine coolant temperature gauge operation

through CCD or PCI (J1850) communications

• Injector pulse-width

• Spark-advance curves

• ASD relay shut-down times

• Idle Air Control (IAC) motor key-on steps

• Pulse-width prime-shot during cranking

• O2 sensor closed loop times

• Purge solenoid on/off times

• EGR solenoid on/off times (if equipped)

• Leak Detection Pump operation (if equipped)

• Radiator fan relay on/off times (if equipped)

• Target idle speed

EXTENDED IDLE SWITCH—PCM INPUT

DESCRIPTION

USED

ONLY

WITH

OPTIONAL

POLICE

PACKAGE WHEN EQUIPPED WITH A 4.0L
ENGINE: The extended idle switch is a rocker-type
switch mounted to the instrument panel.

OPERATION

The extended idle switch is used to raise the

engine idle speed to approximately 1000 rpm by sup-
plying a ground circuit to the Powertrain Control
Module (PCM). This idle speed control can only be
operated when the shifter is in either the Park or
Neutral position.

OXYGEN SENSOR—PCM INPUT

DESCRIPTION

The Oxygen Sensors (O2S) are attached to, and

protrude into the vehicle exhaust system. Depending
on the emission package, the vehicle may contain
either 2 or 4 sensors. On non-California emissions
packages, 2 sensors are used: upstream (referred to
as 1/1) and downstream (referred to as 1/2). On Cal-
ifornia emissions packages, 4 sensors are used: 2
upstream (referred to as 1/1 and 2/1) and 2 down-
stream (referred to as 1/2 and 2/2).

OPERATION

An O2 sensor is a galvanic battery that provides

the PCM with a voltage signal (0-1 volt) inversely
proportional to the amount of oxygen in the exhaust.
In other words, if the oxygen content is low, the volt-
age output is high; if the oxygen content is high the
output voltage is low. The PCM uses this information
to

adjust

injector

pulse-width

to

achieve

the

14.7–to–1 air/fuel ratio necessary for proper engine
operation and to control emissions.

An O2 sensor must have a source of oxygen from

outside of the exhaust stream for comparison. Cur-
rent O2 sensors receive their fresh oxygen (outside
air) supply through the wire harness. This is why it
is important to never solder an O2 sensor connector,
or pack the connector with grease.

Four wires (circuits) are used on each O2 sensor: a

12–volt feed circuit for the sensor heating element; a
ground circuit for the heater element; a low-noise
sensor return circuit to the PCM, and an input cir-
cuit from the sensor back to the PCM to detect sen-
sor operation.

Oxygen Sensor Heaters/Heater Relays: On a

certain non-California emission package, the heaters
on both sensors are fed battery voltage from the ASD
relay which is controlled by the PCM. Refer to ASD
relay for more information. On another non-Califor-

14 - 30

FUEL SYSTEM

XJ

DESCRIPTION AND OPERATION (Continued)

nia emission package, the heaters on both sensors
are fed battery voltage from the two O2S heater
relays. The O2S relays are also controlled by the
PCM. On the California emission package, the heat-
ers on all 4 sensors are fed battery voltage from the
two O2S Heater Relays.

The O2 sensor uses a Positive Thermal Co-efficient

(PTC) heater element. As temperature increases,
resistance

increases.

At

ambient

temperatures

around 70°F, the resistance of the heating element is
approximately 6 ohms. As the sensor’s temperature
increases, resistance in the heater element increases.
This allows the heater to maintain the optimum
operating temperature of approximately 930°-1100°F
(500°-600° C). Although the sensors operate the
same, there are physical differences, due to the envi-
ronment that they operate in, that keep them from
being interchangeable.

Maintaining correct sensor temperature at all

times allows the system to enter into closed loop
operation sooner. Also, it allows the system to remain
in closed loop operation during periods of extended
idle.

In Closed Loop operation, the PCM monitors cer-

tain O2 sensor input(s) along with other inputs, and
adjusts the injector pulse width accordingly. During
Open Loop operation, the PCM ignores the O2 sensor
input. The PCM adjusts injector pulse width based
on preprogrammed (fixed) values and inputs from
other sensors.

Upstream Sensor (Non-California Emissions):

The upstream O2S sensor (1/1 sensor) is located in
the exhaust downpipe before the catalytic convertor.
It provides an input voltage to the PCM. The input
tells the PCM the oxygen content of the exhaust gas.
The PCM uses this information to fine tune fuel
delivery to maintain the correct oxygen content at
the downstream oxygen sensor. The PCM will change
the air/fuel ratio until the upstream sensor inputs a
voltage that the PCM has determined will make the
downstream sensor output (oxygen content) correct.

The upstream oxygen sensor also provides an input

to determine catalyst efficiency.

Downstream

Sensor

(Non-California

Emis-

sions): The downstream heated oxygen sensor (1/2
sensor) is located near the outlet end of the catalytic
convertor. The downstream sensor is also used to
determine the correct air fuel ratio. As the oxygen
content changes at the downstream the PCM calcu-
lates how much air fuel ratio change is required. The
PCM then looks at the upstream oxygen sensor volt-
age and changes fuel delivery until the upstream
sensor voltage changes enough to correct the down-
stream sensor voltage (oxygen content).

The downstream oxygen sensor also provides an

input to determine catalyst efficiency.

Upstream Sensors (California Emissions): Two

upstream sensors are used (1/1 and 2/1). The 1/1 sen-
sor is the first sensor to receive exhaust gases from
the #1 cylinder. Both of the upstream O2S sensors
are located in the exhaust manifold just before the
mini-catalytic convertors. They provide an input volt-
age to the PCM. The input tells the PCM the oxygen
content of the exhaust gas. The PCM uses this infor-
mation to fine tune fuel delivery to maintain the cor-
rect oxygen content at the downstream oxygen
sensors. The PCM will change the air/fuel ratio until
the upstream sensors input a voltage that the PCM
has determined will make the downstream sensors
output (oxygen content) correct.

The upstream oxygen sensors also provide an input

to determine mini-catalyst efficiency.

Downstream Sensors (California Emissions):

Two downstream sensors are used (1/2 and 2/2). The
downstream sensors are located in the exhaust down-
pipes just after the mini-catalytic convertors. The
downstream is also used to determine the correct air
fuel ratio. As the oxygen content changes at the
downstream the PCM calculates how much air fuel
ratio change is required. The PCM then looks at the
upstream oxygen sensor voltage and changes fuel
delivery until the upstream sensor voltage changes
enough to correct the downstream sensor voltage
(oxygen content).

The downstream oxygen sensors also provide an

input to determine mini-catalyst efficiency.

IGNITION CIRCUIT SENSE—PCM INPUT

DESCRIPTION

This circuit ties the ignition switch to the Power-

train Control Module (PCM).

OPERATION

The ignition circuit sense input tells the PCM the

ignition switch has energized the ignition circuit.

Battery voltage is also supplied to the PCM

through the ignition switch when the ignition is in
the RUN or START position. This is referred to as
the “ignition sense” circuit and is used to “wake up”
the PCM. Voltage on the ignition input can be as low
as 6 volts and the PCM will still function. Voltage is
supplied to this circuit to power the PCM’s 8-volt reg-
ulator and to allow the PCM to perform fuel, ignition
and emissions control functions. The battery voltage
on this line is supplied to the 8-volt regulator which
then passes on a power-up supply to the 5-volt regu-
lator.

XJ

FUEL SYSTEM

14 - 31

DESCRIPTION AND OPERATION (Continued)

INTAKE MANIFOLD AIR TEMPERATURE
SENSOR—PCM INPUT

DESCRIPTION

The 2–wire Intake Manifold Air Temperature (IAT)

sensor is installed in the intake manifold with the
sensor element extending into the air stream.

The IAT sensor is a two-wire Negative Thermal

Coefficient (NTC) sensor. Meaning, as intake mani-
fold temperature increases, resistance (voltage) in the
sensor decreases. As temperature decreases, resis-
tance (voltage) in the sensor increases.

OPERATION

The IAT sensor provides an input voltage to the

Powertrain Control Module (PCM) indicating the
density of the air entering the intake manifold based
upon intake manifold temperature. At key-on, a
5–volt power circuit is supplied to the sensor from
the PCM. The sensor is grounded at the PCM
through a low-noise, sensor-return circuit.

The PCM uses this input to calculate the following:
• Injector pulse-width

• Adjustment of spark timing (to help prevent

spark knock with high intake manifold air-charge
temperatures)

The resistance values of the IAT sensor is the same

as for the Engine Coolant Temperature (ECT) sensor.

MANIFOLD ABSOLUTE PRESSURE (MAP)
SENSOR—PCM INPUT

DESCRIPTION

The Manifold Absolute Pressure (MAP) sensor is

attached to the side of the engine throttle body with
2 screws. The sensor is connected to the throttle body
with a rubber L-shaped fitting.

OPERATION

The MAP sensor is used as an input to the Power-

train Control Module (PCM). It contains a silicon
based sensing unit to provide data on the manifold
vacuum that draws the air/fuel mixture into the com-
bustion chamber. The PCM requires this information
to determine injector pulse width and spark advance.
When manifold absolute pressure (MAP) equals
Barometric pressure, the pulse width will be at max-
imum.

A 5 volt reference is supplied from the PCM and

returns a voltage signal to the PCM that reflects
manifold pressure. The zero pressure reading is 0.5V
and full scale is 4.5V. For a pressure swing of 0–15
psi, the voltage changes 4.0V. To operate the sensor,
it is supplied a regulated 4.8 to 5.1 volts. Ground is
provided through the low-noise, sensor return circuit
at the PCM.

The MAP sensor input is the number one contrib-

utor to fuel injector pulse width. The most important
function of the MAP sensor is to determine baromet-
ric pressure. The PCM needs to know if the vehicle is
at sea level or at a higher altitude, because the air
density changes with altitude. It will also help to cor-
rect for varying barometric pressure. Barometric
pressure and altitude have a direct inverse correla-
tion; as altitude goes up, barometric goes down. At
key-on, the PCM powers up and looks at MAP volt-
age, and based upon the voltage it sees, it knows the
current barometric pressure (relative to altitude).
Once the engine starts, the PCM looks at the voltage
again, continuously every 12 milliseconds, and com-
pares the current voltage to what it was at key-on.
The difference between current voltage and what it
was at key-on, is manifold vacuum.

During key-on (engine not running) the sensor

reads (updates) barometric pressure. A normal range
can be obtained by monitoring a known good sensor.

As the altitude increases, the air becomes thinner

(less oxygen). If a vehicle is started and driven to a
very different altitude than where it was at key-on,
the barometric pressure needs to be updated. Any
time the PCM sees Wide Open Throttle (WOT), based
upon Throttle Position Sensor (TPS) angle and RPM,
it will update barometric pressure in the MAP mem-
ory cell. With periodic updates, the PCM can make
its calculations more effectively.

The PCM uses the MAP sensor input to aid in cal-

culating the following:

• Manifold pressure

• Barometric pressure

• Engine load

• Injector pulse-width

• Spark-advance programs

• Shift-point strategies (certain automatic trans-

missions only)

• Idle speed

• Decel fuel shutoff
The MAP sensor signal is provided from a single

piezoresistive element located in the center of a dia-
phragm. The element and diaphragm are both made
of silicone. As manifold pressure changes, the dia-
phragm moves causing the element to deflect, which
stresses the silicone. When silicone is exposed to
stress, its resistance changes. As manifold vacuum
increases, the MAP sensor input voltage decreases
proportionally. The sensor also contains electronics
that condition the signal and provide temperature
compensation.

The PCM recognizes a decrease in manifold pres-

sure by monitoring a decrease in voltage from the
reading stored in the barometric pressure memory
cell. The MAP sensor is a linear sensor; meaning as
pressure changes, voltage changes proportionately.

14 - 32

FUEL SYSTEM

XJ

DESCRIPTION AND OPERATION (Continued)

The range of voltage output from the sensor is usu-
ally between 4.6 volts at sea level to as low as 0.3
volts at 26 in. of Hg. Barometric pressure is the pres-
sure exerted by the atmosphere upon an object. At
sea level on a standard day, no storm, barometric
pressure is approximately 29.92 in Hg. For every 100
feet of altitude, barometric pressure drops.10 in. Hg.
If a storm goes through it can change barometric
pressure from what should be present for that alti-
tude. You should know what the average pressure
and corresponding barometric pressure is for your
area.

OIL PRESSURE SENSOR—PCM INPUT

DESCRIPTION

The 3–wire, solid-state engine oil pressure sensor

(sending unit) is located in an engine oil pressure
gallery.

OPERATION

The oil pressure sensor uses three circuits. They

are:

• A 5–volt power supply from the Powertrain Con-

trol Module (PCM)

• A sensor ground through the PCM’s sensor

return

• A signal to the PCM relating to engine oil pres-

sure

The oil pressure sensor has a 3–wire electrical

function very much like the Manifold Absolute Pres-
sure (MAP) sensor. Meaning different pressures
relate to different output voltages.

A 5–volt supply is sent to the sensor from the PCM

to power up the sensor. The sensor returns a voltage
signal back to the PCM relating to engine oil pres-
sure. This signal is then transferred (bussed) to the
instrument panel on either a CCD or PCI bus circuit
(depending on vehicle line) to operate the oil pressure
gauge and the check gauges lamp. Ground for the
sensor is provided by the PCM through a low-noise
sensor return.

POWER GROUNDS

OPERATION

The Powertrain Control Module (PCM) has 2 main

grounds. Both of these grounds are referred to as
power grounds. All of the high-current, noisy, electri-
cal devices are connected to these grounds as well as
all of the sensor returns. The sensor return comes
into the sensor return circuit, passes through noise
suppression, and is then connected to the power
ground.

The power ground is used to control ground cir-

cuits for the following PCM loads:

• Generator field winding

• Fuel injectors

• Ignition coil(s)

• Certain relays/solenoids

• Certain sensors

POWER STEERING PRESSURE SWITCH—PCM
INPUT

DESCRIPTION

A pressure sensing switch (Fig. 2) is included in

the power steering system (mounted on the high-
pressure line). This switch will be used only on vehi-
cles equipped with a 2.5L engine and power steering.

OPERATION

The power steering pressure switch provides an

input to the Powertrain Control Module (PCM). This
input is provided during periods of high pump load
and low engine rpm; such as during parking maneu-
vers. The PCM will then increase the idle speed
through the Idle Air Control (IAC) motor. This is
done to prevent the engine from stalling under the
increased load.

When steering pump pressure exceeds 3275 kPa

6

690 kPa (475 psi

6 100 psi), the normally closed

switch will open and the PCM will increase the
engine idle speed. This will prevent the engine from
stalling.

Fig. 2 Power Steering Pump Pressure Switch—2.5L

Engine

1 – POWER STEERING PRESSURE SWITCH
2 – ELECTRICAL CONNECTOR
3 – POWER STEERING PUMP

XJ

FUEL SYSTEM

14 - 33

DESCRIPTION AND OPERATION (Continued)