Dodge Caliber. Manual - part 325

4. Tighten coil mounting bolt. Tighten to N·m ( ft. lbs.)

torque.

5. Connect electrical connectors and lock.

6. Connect the negative battery cable.

PM

IGNITION CONTROL- SERVICE INFORMATION

8I - 61

SOLENOID-VARIABLE VALVE TIMING

DESCRIPTION

Variable valve timing solenoid assembly.

OPERATION

There is both an Intake and an exhaust camshaft sensor on vehicles equipped with a World Engine. The variable
valve timing system used on World Engines requires the exact position of both the intake and exhaust camshaft.
The GPEC1 uses camshaft sensor data along with crankshaft data to determine the actual position of the cam-
shafts. Intake and exhaust phaser oil control valves are required on World Engine vehicles using variable valve
timing. The oil valves direct oil to the Intake and exhaust phasers. Oil pressure in the phasers moves the camshafts
to an advanced or retarded position.

To resolve this inherent conflict between optimum high and low speed valve timing, the GPEC1 controlled engine
uses a variable valve timing system. The variable valve timing system advances and retards valve timing by rotating
the position of both the intake and exhaust camshafts. With this system, the intake valve opening can range from 80
to 120 crankshaft degrees after Top Dead Center. Likewise, the exhaust valve opening can range from 85 to 120
crankshaft degrees before Top Dead Center. This degree of flexibility provides many benefits, including: Improved
Engine Performance, Increased Fuel Economy, Improved Idle Stability and Decreased Engine Emissions.

The variable valve timing system is electronically controlled and hydraulically operated. The GPEC1 receives infor-
mation from many sensors to determine the optimum valve timing. It then pulse-width modulates oil control valves
which direct oil to the cam phasers. The cam phasers use oil pressure to rotate the intake and exhaust camshafts.

Fig. 1 SOLENOID ASSEMBLY

8I - 62

IGNITION CONTROL- SERVICE INFORMATION

PM

The rotation of the camshafts is referred to as cam phasing. Before the GPEC1 can begin commanding the cam-
shaft phasing, several enabling conditions must be met:

•

The engine oil temperature must be at least 20°F ( -6.6° )

•

The oil control valve coil temperature must be less than 280°F (138° C)

•

Engine speed must be at least 600 to 1000 rpm

•

Battery voltage must be at least 10 volts

•

And there must be no camshaft or crankshaft sensor faults, engine timing faults, or oil control valve faults

First we will examine variable valve timing enabling conditions, and then we will take a closer look at the inputs and
outputs of the system:

•

Accelerator pedal position sensor

•

Oil temperature sensor

•

Map sensor

•

Intake cam sensor

•

Exhaust cam sensor

•

Crankshaft sensor

•

GPEC1

•

Exhaust phaser oil control valve

•

Intake phaser oil control valve

•

Inputs

•

Engine control module

•

Outputs

•

Sensed battery voltage

A minimum oil temperature is required to enable variable valve timing operation. Oil temperature and viscosity also
have an impact on the operation of variable valve timing after start-up. Oil is used to control the movement of the
camshafts. An incorrect oil viscosity could adversely affect the operation of the system or even render the system
inoperative. It may even set a fault code.

The accelerator pedal position sensor indicates how far the driver wants to open the throttle plate. The GPEC1
calculates an initial camshaft set point based on whether the accelerator pedal is at part throttle or wide open throt-
tle.

The MAP sensor provides information regarding engine load.

Sensed battery voltage provides information regarding current system voltage. Sensed battery voltage must be at
least 10 volts in order for the oil control valves to function properly

This information allows the GPEC1 to adjust camshaft timing to achieve the best fuel economy, the best engine
performance or a combination of both. The hall-effect crankshaft sensor provides RPM information and determines
when the number one piston is approaching Top Dead Center. The sensor generates a signal as the tone wheel,
attached to the crankshaft, rotates. The tone wheel has 60 teeth minus two. When the gap, created by the missing
teeth passes by the sensor, a signal is produced that indicates the number one piston is at Top Dead Center. The
GPEC1 uses crankshaft sensor data along with camshaft data to determine the actual position of the camshaft.
There are two hall-effect camshaft sensors on engines equipped with variable valve timing. The GPEC1 uses cam-
shaft sensor data along with crankshaft data to determine the actual position of the camshaft.

The GPEC1 individually controls each valve. It sends a pulse width modulated signal to move a spool within the
outer casing of the valve. Depending upon spool movement, oil is directed through the passages to advance or
retard cam timing. The oil control valve also has a special cleaning strategy at key-on. The cleaning strategy is
known as

9

debris crush mode

9

. At key-on the GPEC1 cycles the oil control valve on and off several times to crush

any debris in the oil control valve and prevent the spool valve from sticking.

There are two oil control valves. One valve directs oil to the intake cam phaser, the other valve directs oil to the
exhaust cam phaser. The valves are designed and function in the same manner. The outer casing of each oil valve
has five oil passages. A passage for pressurized supply oil. A passage to the advance chamber of the cam phaser.
A passage to the retard chamber of the cam phaser. A passage for oil return from the advance chamber of the cam
phaser. A passage for oil return from the retard chamber of the cam phaser. Oil flows through the passages and
applies pressure to the cam phasers to change cam timing.

There are two cam phasers. One phaser controls the position of the intake camshaft. The other phaser controls the
position of the exhaust camshaft. The phasers consist of a sprocket, a rotor vane, and a housing or stator. The

PM

IGNITION CONTROL- SERVICE INFORMATION

8I - 63

exhaust cam phaser also consists of a front bushing and spring. We will discuss the purpose and function of the
bushing and spring later. The housing is bolted and permanently fixed to the camshaft sprocket, while the rotor vane
is bolted and permanently fixed to the camshaft. With this design, any movement of the rotor vane in relation to the
housing will also move the camshaft. The phaser and sprocket are serviced as an assembly.

Camshaft and crankshaft sensors provide feedback to the GPEC1 regarding the actual position of the camshafts.
The GPEC1 then compares the actual camshaft positioning with desired positioning. If the desired positioning is not
achieved within a specified time, during the second key cycle a trouble code is set.

There are six new diagnostic trouble codes available to help you determine if the control circuit from the GPEC1 to
the oil control valve is intact and operating properly. The codes identify whether the control circuit is open, shorted
to ground, or shorted to power. Three trouble codes are related to intake camshaft positioning, the other three codes
are specific to exhaust camshaft positioning.

The oil control valve contains both electrical and mechanical components. It is electrically controlled by the GPEC1.
The electrical current that energizes the coil results in mechanical motion of the spool valve. It is possible to verify
both the electrical and mechanical operation of the valve. The oil control valve consists of a coil that is energized to
move a spool within an outer casing. The condition of the coil can be tested with a Digital Volt Ohmmeter or DVOM.
With the DVOM set to measure resistance, check the coil for an open, a short to ground, or excessive resistance.
The correct resistance value of the coil is between 6 and 8 ohms. The mechanical operation of the oil control valve
can be tested using actuator commands on the scan tool. Remove the oil control valve, then navigate to the actua-
tor menu and select the oil control valve. Use commands to activate the valve and watch as the spool valve moves
back and forth inside the casing.

Because the cam phasers are hydraulically operated by engine oil, the condition of the oil is very important. The oil
must be of the correct viscosity, not obstructed by debris, and of the correct pressure. Maintaining the correct oil
viscosity is critical to the operation of the variable valve timing system. The wrong oil viscosity may cause the vari-
able valve timing to malfunction and trouble codes to set. The correct oil viscosity for this system is 5W20. Oil must
be clean, unobstructed and free to flow through the variable valve timing system. Oil could become obstructed in oil
passages located in the cylinder head, cylinder block, or even in the oil screen. In the event oil flow is obstructed,
further diagnosis or disassembly may be required to pin point the source of the obstruction. The variable valve
timing system relies on oil pressure to advance or retard the position of the camshaft. Insufficient oil pressure will
adversely affect the operation of variable valve timing. The minimum oil pressure for this system is 15 psi at normal
operating temperature.

Though not directly used to change camshaft positioning, the oil screen is an important component of the variable
valve timing system. It helps to remove debris going to the variable valve timing components. The oil screen is
located in the cylinder block, immediately below the cylinder head. Oil must pass through the oil screen before
entering the oil control valve. The cylinder head must be removed to service the oil screen.

How the cam phaser works. The cam phaser assembly has eight separate chambers; four advance chambers and
four retard chambers. When camshaft advance is requested, oil enters all four advance chambers and exerts force
on the rotor vane. Because the rotor vane is bolted to the camshaft, the entire camshaft profile moves along with
the rotor vane. At the same time, oil is forced out of the retard chambers. When camshaft retard is requested oil
enters the retard chambers to move the camshaft in the opposite direction. There is a lock pin on one side of the
rotor vane that fits inside a recessed area in the housing. The lock pin ensures that the default position of the intake
cam phaser is 120 crankshaft degrees full retard and the default position of the exhaust cam phaser is 120 crank-
shaft degrees full advance. When the engine is turned off, rotational force and inertia move the intake camshaft and
rotor vane toward the retard position. The exhaust cam phaser includes a spring and bushing to work against the
rotational force of the engine, allowing the exhaust cam phaser to lock in the fully advanced position. Under most
conditions the cam phasers are returned to lock pin position when the engine is turned off. In the unique condition
of an engine stall, which abruptly shuts off the engine, the cam phasers may not return to the lock pin position. In
this case, the phasers will return to the lock pin position at the next start-up. Lock pin position is the most ideal cam
timing for idle stability. When engine rpm exceeds approximately 600 to 1000 rpm, oil pressure unlocks the pins and
variable valve timing resumes. Once enabling conditions are met, the GPEC1 uses input from sensors to calculate
optimum valve timing.

There are four preprogrammed modes from which the GPEC1 bases initial valve timing.

•

Starting

•

Idle or Part throttle

•

Wide open throttle

•

Limp-in or Default

8I - 64

IGNITION CONTROL- SERVICE INFORMATION

PM