Jeep Grand Cherokee WJ. Manual - part 947

Low Transmission Fluid Temperature —

When the transmission fluid is cold at or below 30°F
the conventional governor can delay shifts, result-
ing in higher than normal shift speeds and harsh
shifts. The electronically controlled low tempera-
ture governor pressure curve is higher than normal
to make the transmission shift at normal speeds
and sooner. The PCM uses a temperature sensor in
the transmission oil sump to determine when low
temperature governor pressure is needed.

Transfer Case Low-Range Operation — On

four-wheel drive vehicles operating in low range,
the engine can accelerate to its peak more rapidly
than in Normal range, resulting in delayed shifts
and undesirable engine ‘‘flare.’’ The low range gov-
ernor pressure curve is also higher than normal to
initiate upshifts sooner. The PCM compares the
electronic vehicle speed signal to the transmission
output shaft speed signal to determine when the
transfer case is in low range.

Wide-Open Throttle Operation — In wide-

open throttle (WOT) mode, adaptive memory in the
PCM assures that up-shifts occur at the prepro-
grammed optimum speed. WOT operation is deter-
mined from the throttle position sensor, which is
also a part of the emission control system. The
initial setting for the WOT upshift is below the
optimum engine speed. As WOT shifts are repeated,
the PCM learns the time required to complete the
shifts by comparing the engine speed when the
shifts occur to the optimum speed. After each shift,
the PCM adjusts the shift point until the optimum
speed is reached. The PCM also considers vehicle
loading, grade and engine performance changes due
to high altitude in determining when to make WOT
shifts. It does this by measuring vehicle and engine
acceleration and then factoring in the shift time.

Normal Operation — Normal operation is re-

fined through the increased computing power of the
PCM and through access to data on engine operat-
ing conditions provided by the PCM that were not
available with the previous stand-alone electronic
module. This facilitated the development of a load
adaptive shift strategy — the ability to alter the
shift schedule in response to vehicle load conditions.
One manifestation of this capability is grade ‘‘hunt-
ing’’ prevention — the ability of the transmission
logic to delay an upshift on a grade if the engine
does not have sufficient power to maintain speed in
the higher gear. The 3-2 downshift and the potential
for hunting between gears occurs with a heavily
loaded vehicle or on steep grades. When hunting
occurs, it is very objectionable because shifts are
frequent and accompanied by large changes in noise
and acceleration.

GOVERNOR OPERATION

The electronic governor control system replaces

the old centrifugal governor pressure control and is
located on the valve body. The control system uses a
governor pressure solenoid that can vary pressure, a
pressure sensor, and the output shaft speed sensor.

The electronic governor control system regulates

pressure to control shifts in the first three gears.
Output shaft and throttle position are used to
determine target pressure. Actual governor pres-
sure is read from the sensor and the difference
between the target pressure and actual pressure
are used to determine duty cycle correction.

The duty cycle is the amount of time the governor

pressure solenoid needs to be off to meet the target
pressure.

Speed of the output shaft, throttle position, con-

troller calculations, and shift lever position deter-
mine different governor pressure curves.

Governor pressures can be different at the same

output shaft speed. The desired pressure is deter-
mined by many things including the acceleration of
the vehicle. There is no need for concern if at the
same output shaft speed there are different re-
quested pressures. There is a need for concern if the
target pressure and actual pressure are not within
three PSI for five seconds or more. If this occurs the
control system could result in erratic shifting.

The only time the governor control system stays

at zero is when the gear selector is in park, neutral,
reverse or drive with the vehicle at a stop. When the
transmission is in park, neutral, or reverse no line
pressure is supplied to the governor pressure sole-
noid making governor pressure zero.

TRANSMISSION TEMPERATURE SENSOR

Transmission fluid temperature readings are

supplied to the powertrain control module by the
transmission temperature sensor. It is a thermistor
located in the governor pressure sensor connector.
The temperature readings are used to control en-
gagement of the overdrive clutch, the converter
clutch, and governor pressure. Normal resistance
value for the thermistor at room temperature is
approximately 1000 ohms.

The powertrain control module (PCM) prevents

engagement of the converter clutch and overdrive
clutch, when fluid temperature is below approxi-
mately -1°C (30°F).

If fluid temperature exceeds 126°C (260°F), the

powertrain control module will cause a 4-3 down-
shift and engage the converter clutch. Engagement
is according to the third gear converter clutch
engagement schedule.

The overdrive OFF lamp in the instrument panel,

also illuminates when the shift back to third occurs.

5

GENERAL INFORMATION

The transmission will not allow fourth gear opera-
tion until fluid temperature decreases to approxi-
mately 110°C (230°F).

TRANSMISSION SPEED SENSOR

The speed sensor is located in the overdrive

housing. The sensor is positioned over the park gear
and monitors transmission output shaft rotating
speed.

Speed sensor signals are triggered by the park

gear lugs as they rotate past the sensor pickup face.
One revolution of the output shaft produces 23
pulses. Input signals from the sensor are sent to the
PCM for processing.

TORQUE CONVERTER ELECTRONICS

The torque converter contains a converter clutch

mechanism. The converter clutch is an electroni-
cally controlled mechanism. It is engaged in fourth
gear, and in third gear only when the overdrive
control switch is in the OFF position, and also, in
third gear over temp mode.

The torque converter is not a serviceable compo-

nent. It should be replaced as an assembly when:
diagnosis indicates a malfunction has occurred, or
when a major malfunction allows debris to enter the
converter.

3.2.4

OTHER CONTROLS

CHARGING SYSTEM

The charging system is turned on when the

engine is started and ASD relay energized. When
the ASD relay is on, ASD ouptut voltage is supplied
to the ASD sense circuit at the PCM. This voltage is
connected in some cases, through the PCM and
supplied to one of the generator field terminals
(Gen Source +). All others, the Gen field is con-
nected directly to the ASD ouput voltage. The
amount of current produced by the generator is
controlled by the Electronic Voltage Regulator
(EVR) circuitry, in the PCM. A battery temperature
sensor, located either in the battery tray using the
ambient sensor, or in the PCM itself, is used to
sense battery temperature. This temperature along
with sensed line voltage, is used by the PCM to vary
the battery charging rate. This is done by cycling
the ground path to the other generator field termi-
nal (Gen field driver).

SPEED CONTROL

The PCM controls vehicle speed by operation of

the speed control servo vacuum and vent solenoids.
Energizing the vacuum solenoid applies vacuum to
the servo to increase throttle position. Operation of
the vent solenoid slowly releases the vacuum allow-
ing throttle position to decrease. A special dump
solenoid allows immediate release of throttle posi-

tion caused by braking, cruise control turn off,
shifting into neutral, excessive RPM (tires spin-
ning) or ignition key off.

FUEL VAPOR RECOVERY SYSTEM (DUTY
CYCLE PURGE CONTROL)

Duty Cycle Purge is a system that feeds fuel

gases from the purge canister and gasoline tank
into the throttle body for mixing with incoming air.
Metering of the gases is performed by duty cycling
the purge solenoid by the PCM.

The system is disabled during wide open throttle

conditions and while the engine is below a specified
coolant temperature. When engine temperature be-
comes greater than a calibrated parameter, duty
cycle purge is delayed for a calibrated time. Once
purge delay is over, purge will be ramped in to
soften the effect of dumping additional fuel into the
engine.

The PCM provides a modulated 5 Hz signal (at

closed throttle) or 10 Hz signal (at open throttle) to
control this system. Modulation of the signal is
based upon a calculated air flow (based upon known
fuel flow through the injector at a given pulse width
and RPM) and is adjusted to compensate for
changes in flow due to varying engine vacuum.

3.2.5

PCM OPERATING MODES

As input signals to the PCM change, the PCM

adjusts its response to output devices. For example,
the PCM must calculate a different injector pulse
width and ignition timing for idle than it does for
wide open throttle. There are several different
modes of operation that determine how the PCM
responds to the various input signals.

There are two types of engine control operation:

open loop and closed loop.

In open loop operation, the PCM receives input

signals and responds according to preset program-
ming. Inputs from the heated oxygen sensors are
not monitored.

In closed loop operation, the PCM monitors the

inputs from the heated oxygen sensors. This input
indicates to the PCM whether or not the calculated
injector pulse width results in the ideal air-fuel
ratio of 14.7 parts air to 1 part fuel. By monitoring
the exhaust oxygen content through the oxygen
sensor, the PCM can fine tune injector pulse width.
Fine tuning injector pulse width allows the PCM to
achieve optimum fuel economy combined with low
emissions.

The engine start-up (crank), engine warm-up,

and wide open throttle modes are open loop modes.
Under most operating conditions, the acceleration,
deceleration, and cruise modes, with the engine at
operating temperature, are closed loop modes.

6

GENERAL INFORMATION

IGNITION SWITCH ON (ENGINE OFF) MODE

When the ignition switch activates the fuel injec-

tion system, the following actions occur:

1. The PCM determines atmospheric air pressure

from the MAP sensor input to determine basic
fuel strategy.

2. The PCM monitors the engine coolant tempera-

ture sensor and throttle position sensor input.
The PCM modifies fuel strategy based on this
input.

When the ignition key is in the ‘‘on’’ position and

the engine is not running (zero rpm), the auto
shutdown relay and fuel pump relay are not ener-
gized. Therefore, voltage is not supplied to the fuel
pump, ignition coil, and fuel injectors.

Engine Start-up Mode — This is an open loop

mode. The following actions occur when the starter
motor is engaged:

1. The auto shutdown and fuel pump relays are

energized. If the PCM does not receive the cam-
shaft and crankshaft signal within approxi-
mately

one

second,

these

relays

are

de-

energized.

2. The PCM energizes all fuel injectors until it

determines crankshaft position from the cam-
shaft and crankshaft signals. The PCM deter-
mines crankshaft position within one engine
revolution. After the crankshaft position has
been determined, the PCM energizes the fuel
injectors in sequence. The PCM adjusts the in-
jector pulse width and synchronizes the fuel
injectors by controlling the fuel injectors’ ground
paths.

Once the auto shutdown and fuel pump relays

have been energized, the PCM determines the fuel
injector pulse width based on the following:

– engine coolant temperature

– manifold absolute pressure

– intake air temperature

– engine revolutions

– throttle position

The PCM determines the spark advance based on

the following:

– engine coolant temperature

– crankshaft position

– camshaft position

– intake air temperature

– manifold absolute pressure

– throttle position

Engine Warm-Up Mode − This is an open loop

mode. The PCM adjusts injector pulse width and
controls injector synchronization by controlling the
fuel injectors’ ground paths. The PCM adjusts igni-

tion timing and engine idle speed. The PCM adjusts
the idle speed by controlling the idle air control
motor.

Cruise or Idle Mode − When the engine is at

normal operating temperature, this is a closed loop
mode. During certain idle conditions, the PCM may
enter into a variable idle speed strategy. At this
time, the PCM adjusts engine speed based on the
following inputs:

– throttle position

– battery voltage

– engine coolant temperature

Acceleration Mode − This is a closed loop mode.

The PCM recognizes an increase in throttle position
and a decrease in Manifold Vacuum as engine load
increases. In response, the PCM increases the in-
jector pulse width to meet the increased load.

Deceleration Mode − This is a closed loop mode.

The PCM recognizes a decrease in throttle position
and an increase in Manifold Vacuum as engine load
decreases. In response, the PCM decreases the
injector pulse width to meet the decreased load.

Wide Open Throttle Mode − This is an open

loop mode. The throttle position sensor notifies the
PCM of a wide open throttle condition. The PCM
adjusts injector pulse width to supply a predeter-
mined amount of additional fuel.

3.2.6

NON-MONITORED CIRCUITS

The PCM does not monitor the following circuits,

systems, and conditions even though they could
have malfunctions that result in driveability prob-
lems. A diagnostic code may not be displayed for the
following conditions. However, problems with these
systems may cause a diagnostic code to be displayed
for other systems. For example, a fuel pressure
problem will not register a diagnostic code directly,
but could cause a rich or lean condition. This could
cause an oxygen sensor, fuel system, or misfire
monitor trouble code to be stored in the PCM.

Engine Timing − The PCM cannot detect an

incorrectly

indexed

timing

chain,

camshaft

sprocket, or crankshaft sprocket. The PCM also
cannot detect an incorrectly indexed distributor.(*)

Fuel Pressure − Fuel pressure is controlled by

the fuel pressure regulator. The PCM cannot detect
a clogged fuel pump inlet filter, clogged in-line filter,
or a pinched fuel supply.(*)

Fuel Injectors − The PCM cannot detect if a fuel

injector is clogged, the pintle is sticking, or the
wrong injectors are installed.(*)

Fuel Requirements − Poor quality gasoline can

cause problems such as hard starting, stalling, and
stumble. Use of methanol-gasoline blends may re-
sult in starting and driveability problems. (See
individual symptoms and their definitions in Sec-
tion 6.0 (Glossary of Terms)).

7

GENERAL INFORMATION

PCM Grounds − The PCM cannot detect a poor

system ground. However, a diagnostic trouble code
may be stored in the PCM as a result of this
condition.

Throttle Body Air Flow − The PCM cannot

detect a clogged or restricted air cleaner inlet or
filter element.(*)

Exhaust System − The PCM cannot detect a

plugged, restricted, or leaking exhaust system.(*)

Cylinder Compression − The PCM cannot de-

tect uneven, low, or high engine cylinder compres-
sion.(*)

Excessive Oil Consumption − Although the

PCM monitors the exhaust stream oxygen content
through the oxygen sensor when the system is in a
closed loop, it cannot determine excessive oil con-
sumption.

(*)NOTE: Any of these conditions could result in
a rich or lean condition causing an oxygen
sensor trouble code to be stored in the PCM, or
the vehicle may exhibit one or more driveability
symptoms.

3.2.7

SKIS OVERVIEW

The Sentry Key Immobilizer System (SKIS) is

designed to prevent unauthorized vehicle opera-
tion. The system consists of a Sentry Key Immobi-
lizer Module (SKIM), ignition key(s) equipped with
a transponder chip and PCM. When the ignition
switch is turned on, the SKIM interrogates the
ignition key. If the ignition key is “Valid” or “In-
valid”, the SKIM sends a PCI Bus message to the
PCM indicating ignition key status. Upon receiving
this status message the PCM will terminate engine
operation, or allow the engine to continue to oper-
ate.

3.2.8

SKIM ON-BOARD DIAGNOSTICS

The SKIM has been programmed to transmit and

monitor many different coded messages as well as
PCI Bus messages. This monitoring is called ‘‘On
Board Diagnosis’’.

Certain criteria must be met for a diagnostic

trouble code to be entered into the SKIM memory.
The criteria may be a range of; Input voltage, PCI
Bus message, or coded messages to the SKIM. If all
of the criteria for monitoring a circuit or function
are met and a fault is sensed, a diagnostic trouble
code will be stored in the SKIM memory.

3.2.9

SKIS OPERATION

When ignition power is supplied to the SKIM, the

SKIM performs an internal self-test. After the self-
test is completed, the SKIM energizes the antenna
(this activates the transponder chip) and sends a
challenge to the transponder chip. The transponder

chip responds to the challenge by generating an
encrypted response message using the following:

Secret Key − This is an electronically stored

value (identification number) that is unique to each
SKIS. The secret key is stored in the SKIM, PCM
and all ignition key transponders.

Challenge − This is a random number that is

generated by the SKIM at each ignition key cycle.

The secret key and challenge are the two vari-

ables used in the algorithm that produces the
encrypted response message. The transponder uses
the crypto algorithm to receive, decode and respond
to the message sent by the SKIM. After responding
to the coded message, the transponder sends a
transponder ID message to the SKIM. The SKIM
compares the transponder ID to the available valid
key codes in the SKIM memory (8 key maximum at
any one time). After validating the ignition key, the
SKIM sends a PCI Bus message called a ‘‘Seed
Request’’ to the engine controller then waits for a
PCM response. If the PCM does not respond, the
SKIM will send the seed request again. After 3
failed attempts, the SKIM will stop sending the
seed request and store a trouble code. If the PCM
sends a seed response, the SKIM sends a valid/
invalid key message to the PCM. This is an en-
crypted message that is generated using the follow-
ing:

VIN − Vehicle Identification Number
Seed − This is a random number that is gener-

ated by the PCM at each ignition key cycle.

The VIN and seed are the two variables used in

the rolling code algorithm that encrypts the “valid/
invalid key” message. The PCM uses the rolling
code algorithm to receive, decode and respond to the
valid/invalid key message sent by the SKIM. After
sending the valid/invalid key message the SKIM
waits 3.5 seconds for a PCM status message from
the PCM. If the PCM does not respond with a valid
key message to the SKIM, a fault is detected and a
trouble code is stored.

The SKIS incorporates a VTSS LED located on

the dash. The LED receives switched ignition volt-
age and is hardwired to the body control module.
The LED is actuated when the SKIM sends a PCI
Bus message to the body controller requesting the
VTSS LED on. The body controller then provides
the ground for the LED. The SKIM will request
VTSS LED operation for the following:

– bulb checks at ignition on

– to alert the vehicle operator to a SKIS mal-

function

– customer key programming mode

For all faults except transponder faults, the LED

remains on steady. In the event of a transponder
fault the LED flashes at a rate of 1 Hz (once per

8

GENERAL INFORMATION