Chrysler Town, Dodge Caravan. Manual - part 530

FUEL INJECTOR MECHANICAL MALFUNCTIONS

The PCM cannot determine if a fuel injector is

clogged, the needle is sticking or if the wrong injector
is installed. However, these could result in a rich or
lean condition causing the PCM to store a diagnostic
trouble code for either misfire, an oxygen sensor, or
the fuel system.

EXCESSIVE OIL CONSUMPTION

Although the PCM monitors engine exhaust oxygen

content when the system is in closed loop, it cannot
determine excessive oil consumption.

THROTTLE BODY AIR FLOW

The PCM cannot detect a clogged or restricted air

cleaner inlet or filter element.

VACUUM ASSIST

The PCM cannot detect leaks or restrictions in the

vacuum circuits of vacuum assisted engine control
system devices. However, these could cause the PCM
to store a MAP sensor diagnostic trouble code and
cause a high idle condition.

PCM SYSTEM GROUND

The PCM cannot determine a poor system ground.

However, one or more diagnostic trouble codes may
be generated as a result of this condition. The mod-
ule should be mounted to the body at all times,
including when diagnostics are performed.

PCM CONNECTOR ENGAGEMENT

The PCM may not be able to determine spread or

damaged connector pins. However, it might store
diagnostic trouble codes as a result of spread connec-
tor pins.

DESCRIPTION - MONITORED SYSTEMS

There are new electronic circuit monitors that

check fuel, emission, engine and ignition perfor-
mance. These monitors use information from various
sensor circuits to indicate the overall operation of the
fuel, engine, ignition and emission systems and thus
the emissions performance of the vehicle.

The fuel, engine, ignition and emission systems

monitors do not indicate a specific component prob-
lem. They do indicate that there is an implied prob-
lem within one of the systems and that a specific
problem must be diagnosed.

If any of these monitors detect a problem affecting

vehicle emissions, the Malfunction Indicator (Check
Engine) Lamp will be illuminated. These monitors
generate Diagnostic Trouble Codes that can be dis-
played with the a DRBIII

t scan tool.

The following is a list of the system monitors:
• EGR Monitor (if equipped)

• Misfire Monitor

• Fuel System Monitor

• Oxygen Sensor Monitor

• Oxygen Sensor Heater Monitor

• Catalyst Monitor

• Evaporative System Leak Detection Monitor (if

equipped)

Following is a description of each system monitor,

and its DTC.

Refer to the appropriate Powertrain Diagnos-

tics Procedures manual for diagnostic proce-
dures.

OXYGEN SENSOR (O2S) MONITOR

Effective control of exhaust emissions is achieved

by an oxygen feedback system. The most important
element of the feedback system is the O2S. The O2S
is located in the exhaust path. Once it reaches oper-
ating temperatures of 300° to 350°C (572° to 662°F),
the sensor generates a voltage that is inversely pro-
portional to the amount of oxygen in the exhaust.
The information obtained by the sensor is used to
calculate the fuel injector pulse width. The PCM is
programmed to maintain the optimum air/fuel ratio.
At this mixture ratio, the catalyst works best to
remove hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO)
and nitrous oxide (NOx) from the exhaust.

The O2S is also the main sensing element for the

EGR (if equipped), Catalyst and Fuel Monitors.

The O2S may fail in any or all of the following

manners:

• Slow response rate

• Reduced output voltage

• Dynamic shift

• Shorted or open circuits
Response rate is the time required for the sensor to

switch from lean to rich once it is exposed to a richer
than optimum A/F mixture or vice versa. As the sen-
sor starts malfunctioning, it could take longer to
detect the changes in the oxygen content of the
exhaust gas.

The output voltage of the O2S ranges from 0 to 1

volt (voltages are offset by 2.5 volts on NGC vehi-
cles). A good sensor can easily generate any output
voltage in this range as it is exposed to different con-
centrations of oxygen. To detect a shift in the A/F
mixture (lean or rich), the output voltage has to
change beyond a threshold value. A malfunctioning
sensor could have difficulty changing beyond the
threshold value.

OXYGEN SENSOR HEATER MONITOR

If there is an oxygen sensor (O2S) DTC as well as

a O2S heater DTC, the O2S heater fault MUST be
repaired first. After the O2S fault is repaired, verify
that the heater circuit is operating correctly.

25 - 6

EMISSIONS CONTROL

RS

EMISSIONS CONTROL (Continued)

Effective control of exhaust emissions is achieved

by an oxygen feedback system. The most important
element of the feedback system is the O2S. The O2S
is located in the exhaust path. Once it reaches oper-
ating temperatures of 300° to 350°C (572 ° to 662°F),
the sensor generates a voltage that is inversely pro-
portional to the amount of oxygen in the exhaust.
The information obtained by the sensor is used to
calculate the fuel injector pulse width. This main-
tains a 14.7 to 1 Air Fuel (A/F) ratio. At this mixture
ratio, the catalyst works best to remove hydrocarbons
(HC), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxide
(NOx) from the exhaust.

The voltage readings taken from the O2S are very

temperature sensitive. The readings are not accurate
below 300°C. Heating of the O2S is done to allow the
engine controller to shift to closed loop control as
soon as possible. The heating element used to heat
the O2S must be tested to ensure that it is heating
the sensor properly.

The O2S circuit is monitored for a drop in voltage.

The sensor output is used to test the heater by iso-
lating the effect of the heater element on the O2S
output voltage from the other effects.

EGR MONITOR (if equipped)

The Powertrain Control Module (PCM) performs

an on-board diagnostic check of the EGR system.

The EGR monitor is used to test whether the EGR

system is operating within specifications. The diag-
nostic check activates only during selected engine/
driving conditions. When the conditions are met, the
EGR is turned off (solenoid energized) and the O2S
compensation control is monitored. Turning off the
EGR shifts the air fuel (A/F) ratio in the lean direc-
tion. The O2S data should indicate an increase in the
O2 concentration in the combustion chamber when
the exhaust gases are no longer recirculated. While
this test does not directly measure the operation of
the EGR system, it can be inferred from the shift in
the O2S data whether the EGR system is operating
correctly. Because the O2S is being used, the O2S
test must pass its test before the EGR test. Also
looks at EGR linear potentiometer for feedback.

MISFIRE MONITOR

Excessive engine misfire results in increased cata-

lyst temperature and causes an increase in HC emis-
sions. Severe misfires could cause catalyst damage.
To prevent catalytic convertor damage, the PCM
monitors engine misfire.

The Powertrain Control Module (PCM) monitors

for misfire during most engine operating conditions
(positive torque) by looking at changes in the crank-
shaft speed. If a misfire occurs the speed of the
crankshaft will vary more than normal.

FUEL SYSTEM MONITOR

To comply with clean air regulations, vehicles are

equipped with catalytic converters. These converters
reduce the emission of hydrocarbons, oxides of nitro-
gen and carbon monoxide. The catalyst works best
when the air fuel (A/F) ratio is at or near the opti-
mum of 14.7 to 1.

The PCM is programmed to maintain the optimum

air/fuel ratio. This is done by making short term cor-
rections in the fuel injector pulse width based on the
O2S output. The programmed memory acts as a self
calibration tool that the engine controller uses to
compensate for variations in engine specifications,
sensor tolerances and engine fatigue over the life
span of the engine. By monitoring the actual air-fuel
ratio with the O2S (short term) and multiplying that
with the program long-term (adaptive) memory and
comparing that to the limit, it can be determined
whether it will pass an emissions test. If a malfunc-
tion occurs such that the PCM cannot maintain the
optimum A/F ratio, then the MIL will be illuminated.

CATALYST MONITOR

To comply with clean air regulations, vehicles are

equipped with catalytic converters. These converters
reduce the emission of hydrocarbons, oxides of nitro-
gen and carbon monoxide.

Normal vehicle miles or engine misfire can cause a

catalyst to decay. A meltdown of the ceramic core can
cause a reduction of the exhaust passage. This can
increase vehicle emissions and deteriorate engine
performance, driveability and fuel economy.

The catalyst monitor uses dual oxygen sensors

(O2S’s) to monitor the efficiency of the converter. The
dual O2S’s strategy is based on the fact that as a cat-
alyst deteriorates, its oxygen storage capacity and its
efficiency are both reduced. By monitoring the oxy-
gen storage capacity of a catalyst, its efficiency can
be indirectly calculated. The upstream O2S is used to
detect the amount of oxygen in the exhaust gas
before the gas enters the catalytic converter. The
PCM calculates the A/F mixture from the output of
the O2S. A low voltage indicates high oxygen content
(lean mixture). A high voltage indicates a low content
of oxygen (rich mixture).

When the upstream O2S detects a lean condition,

there is an abundance of oxygen in the exhaust gas.
A functioning converter would store this oxygen so it
can use it for the oxidation of HC and CO. As the
converter absorbs the oxygen, there will be a lack of
oxygen downstream of the converter. The output of
the downstream O2S will indicate limited activity in
this condition.

As the converter loses the ability to store oxygen,

the condition can be detected from the behavior of
the downstream O2S. When the efficiency drops, no

RS

EMISSIONS CONTROL

25 - 7

EMISSIONS CONTROL (Continued)

chemical reaction takes place. This means the con-
centration of oxygen will be the same downstream as
upstream. The output voltage of the downstream
O2S copies the voltage of the upstream sensor. The
only difference is a time lag (seen by the PCM)
between the switching of the O2S’s.

To monitor the system, the number of lean-to-rich

switches of upstream and downstream O2S’s is
counted.

The

ratio

of

downstream

switches

to

upstream switches is used to determine whether the
catalyst is operating properly. An effective catalyst
will have fewer downstream switches than it has
upstream switches i.e., a ratio closer to zero. For a
totally ineffective catalyst, this ratio will be one-to-
one, indicating that no oxidation occurs in the device.

The system must be monitored so that when cata-

lyst efficiency deteriorates and exhaust emissions
increase to over the legal limit, the MIL (Check
Engine lamp) will be illuminated.

NATURAL VACUUM LEAK DETECTION (NVLD) (if equipped)

The Natural Vacuum Leak Detection (NVLD) sys-

tem is the next generation evaporative leak detection
system that will first be used on vehicles equipped
with the Next Generation Controller (NGC). This
new system replaces the leak detection pump as the
method of evaporative system leak detection. This is
to detect a leak equivalent to a 0.020

9 (0.5 mm) hole.

This system has the capability to detect holes of this
size very dependably.

The basic leak detection theory employed with

NVLD is the

9Gas Law9. This is to say that the pres-

sure in a sealed vessel will change if the temperature
of the gas in the vessel changes. The vessel will only
see this effect if it is indeed sealed. Even small leaks
will allow the pressure in the vessel to come to equi-
librium with the ambient pressure. In addition to the
detection of very small leaks, this system has the
capability of detecting medium as well as large evap-
orative system leaks.

The NVLD seals the canister vent during engine off

conditions. If the EVAP system has a leak of less than
the failure threshold, the evaporative system will be
pulled into a vacuum, either due to the cool down
from operating temperature or diurnal ambient tem-
perature cycling. The diurnal effect is considered one
of the primary contributors to the leak determination
by this diagnostic. When the vacuum in the system
exceeds about 1

9 H2O (0.25 KPA), a vacuum switch

closes. The switch closure sends a signal to the NGC.
The NGC, via appropriate logic strategies (described
below), utilizes the switch signal, or lack thereof, to
make a determination of whether a leak is present.

The NVLD device is designed with a normally open

vacuum switch, a normally closed solenoid, and a
seal, which is actuated by both the solenoid and a
diaphragm. The NVLD is located on the atmospheric

vent side of the canister. The NVLD assembly may
be mounted on top of the canister outlet, or in-line
between the canister and atmospheric vent filter. The
normally open vacuum switch will close with about 1

9

H2O (0.25 KPA) vacuum in the evaporative system.
The diaphragm actuates the switch. This is above the
opening point of the fuel inlet check valve in the fill
tube so cap off leaks can be detected. Submerged fill
systems must have recirculation lines that do not
have the in-line normally closed check valve that pro-
tects the system from failed nozzle liquid ingestion,
in order to detect cap off conditions.

The normally closed valve in the NVLD is intended

to maintain the seal on the evaporative system dur-
ing the engine off condition. If vacuum in the evapo-
rative system exceeds 3

9 to 69 H2O (0.75 to 1.5 KPA),

the valve will be pulled off the seat, opening the seal.
This will protect the system from excessive vacuum
as well as allowing sufficient purge flow in the event
that the solenoid was to become inoperative.

The solenoid actuates the valve to unseal the can-

ister vent while the engine is running. It also will be
used to close the vent during the medium and large
leak tests and during the purge flow check. This sole-
noid requires initial 1.5 amps of current to pull the
valve open but after 100 ms. will be duty cycled down
to an average of about 150 mA for the remainder of
the drive cycle.

Another feature in the device is a diaphragm that

will open the seal in the NVLD with pressure in the
evaporative system. The device will

9blow off9 at

about 0.5

9 H2O (0.12 KPA) pressure to permit the

venting of vapors during refueling. An added benefit
to this is that it will also allow the tank to

9breathe9

during increasing temperatures, thus limiting the
pressure in the tank to this low level. This is benefi-
cial because the induced vacuum during a subse-
quent declining temperature will achieve the switch
closed (pass threshold) sooner than if the tank had to
decay from a built up pressure.

The device itself has 3 wires: Switch sense, sole-

noid driver and ground. It also includes a resistor to
protect the switch from a short to battery or a short
to ground. The NGC utilizes a high-side driver to
energize and duty-cycle the solenoid.

DESCRIPTION - HIGH AND LOW LIMITS

The PCM compares input signal voltages from each

input device with established high and low limits for
the device. If the input voltage is not within limits
and other criteria are met, the PCM stores a diagnos-
tic trouble code in memory. Other diagnostic trouble
code criteria might include engine RPM limits or
input voltages from other sensors or switches that
must be present before verifying a diagnostic trouble
code condition.

25 - 8

EMISSIONS CONTROL

RS

EMISSIONS CONTROL (Continued)

OPERATION

OPERATION - SYSTEM

The Powertrain Control Module (PCM) monitors

many different circuits in the fuel injection, ignition,
emission and engine systems. If the PCM senses a
problem with a monitored circuit often enough to
indicate an actual problem, it stores a Diagnostic
Trouble Code (DTC) in the PCM’s memory. If the
code applies to a non-emissions related component or
system, and the problem is repaired or ceases to
exist, the PCM cancels the code after 40 warmup
cycles. Diagnostic trouble codes that affect vehicle
emissions illuminate the Malfunction Indicator Lamp
(MIL). Refer to Malfunction Indicator Lamp in this
section.

Certain criteria must be met before the PCM

stores a DTC in memory. The criteria may be a spe-
cific range of engine RPM, engine temperature,
and/or input voltage to the PCM.

The PCM might not store a DTC for a monitored

circuit even though a malfunction has occurred. This
may happen because one of the DTC criteria for the
circuit has not been met. For example , assume the
diagnostic trouble code criteria requires the PCM to
monitor the circuit only when the engine operates
between 750 and 2000 RPM. Suppose the sensor’s
output circuit shorts to ground when engine operates
above 2400 RPM (resulting in 0 volt input to the
PCM). Because the condition happens at an engine
speed above the maximum threshold (2000 rpm), the
PCM will not store a DTC.

There are several operating conditions for which

the PCM monitors and sets DTC’s. Refer to Moni-
tored Systems, Components, and Non-Monitored Cir-
cuits in this section.

NOTE: Various diagnostic procedures may actually
cause a diagnostic monitor to set a DTC. For
instance, pulling a spark plug wire to perform a
spark test may set the misfire code. When a repair
is completed and verified, use the DRBIII

T

scan tool

to erase all DTC’s and extinguish the MIL.

Technicians can display stored DTC’s. Refer to

Diagnostic Trouble Codes (Refer to 8 - ELECTRICAL/
ELECTRONIC

CONTROL

MODULES/POWER-

TRAIN CONTROL MODULE - DESCRIPTION). For
obtaining the DTC information, use the Data Link
Connector with the DRBIII

t scan tool (Fig. 1).

DRB III

T STATE DISPLAY TEST MODE

OPERATION

The switch inputs to the Powertrain Control Mod-

ule (PCM) have two recognized states; HIGH and
LOW. For this reason, the PCM cannot recognize the
difference between a selected switch position versus
an open circuit, a short circuit, or a defective switch.
If the State Display screen shows the change from
HIGH to LOW or LOW to HIGH, assume the entire
switch circuit to the PCM functions properly. From
the state display screen, access either State Display
Inputs and Outputs or State Display Sensors.

Fig. 1 Data Link Connector

RS

EMISSIONS CONTROL

25 - 9

EMISSIONS CONTROL (Continued)