Jeep Wrangler TJ. Manual - part 276

POWERTRAIN CONTROL
MODULE

DESCRIPTION

DESCRIPTION

The PCM (1) or (2) is located in the engine com-

partment (Fig. 3) or (Fig. 4). The PCM is referred to
as the NGC.

DESCRIPTION - MODES OF OPERATION

As input signals to the Powertrain Control Module

(PCM) change, the PCM adjusts its response to the
output devices. For example, the PCM must calculate
different injector pulse width and ignition timing for
idle than it does for wide open throttle (WOT).

The PCM will operate in two different modes:

Open Loop and Closed Loop.

During Open Loop modes, the PCM receives input

signals and responds only according to preset PCM
programming. Input from the oxygen (O2S) sensors
is not monitored during Open Loop modes.

During Closed Loop modes, the PCM will monitor

the oxygen (O2S) sensors input. This input indicates
to the PCM whether or not the calculated injector
pulse width results in the ideal air-fuel ratio. This
ratio is 14.7 parts air-to-1 part fuel. By monitoring
the exhaust oxygen content through the O2S sensor,
the PCM can fine tune the injector pulse width. This
is done to achieve optimum fuel economy combined
with low emission engine performance.

The fuel injection system has the following modes

of operation:

• Ignition switch ON

• Engine start-up (crank)

• Engine warm-up

• Idle

• Cruise

• Acceleration

• Deceleration

• Wide open throttle (WOT)

• Ignition switch OFF
The ignition switch On, engine start-up (crank),

engine warm-up, acceleration, deceleration and wide
open throttle modes are Open Loop modes. The idle
and cruise modes, (with the engine at operating tem-
perature) are Closed Loop modes.

IGNITION SWITCH (KEY-ON) MODE

This is an Open Loop mode. When the fuel system

is activated by the ignition switch, the following
actions occur:

• The PCM pre-positions the Idle Air Control

(IAC) motor.

• The PCM determines atmospheric air pressure

from the MAP sensor input to determine basic fuel
strategy.

• The PCM monitors the engine coolant tempera-

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

• Intake manifold air temperature sensor input is

monitored.

• Throttle position sensor (TPS) is monitored.

Fig. 3 PCM MOUNTING - LEFT HAND DRIVE

1 - MOUNTING SCREWS (3)
2 - PCM
3 - PCM ELECTRICAL CONNECTORS

Fig. 4 PCM MOUNTING - RIGHT HAND DRIVE

1 - PCM
2 - MOUNTING SCREWS (3)
3 - PCM ELECTRICAL CONNECTORS

TJ

ELECTRONIC CONTROL MODULES

8E - 5

• The auto shutdown (ASD) relay is energized by

the PCM for approximately three seconds.

• The fuel pump is energized through the fuel

pump relay by the PCM. The fuel pump will operate
for approximately three seconds unless the engine is
operating or the starter motor is engaged.

• The O2S sensor heater element is energized via

the ASD relay. The O2S sensor input is not used by
the PCM to calibrate air-fuel ratio during this mode
of operation.

• The Up-shift Indicator Lamp is illuminated

(manual transmission only).

ENGINE START-UP MODE

This is an Open Loop mode. The following actions

occur when the starter motor is engaged.

The PCM receives inputs from:
• Battery voltage

• Engine coolant temperature sensor

• Crankshaft position sensor

• Intake manifold air temperature sensor

• Manifold absolute pressure (MAP) sensor

• Throttle position sensor (TPS)

• Camshaft position sensor signal
The PCM monitors the crankshaft position sensor.

If the PCM does not receive a crankshaft position
sensor signal within 3 seconds of cranking the
engine, it will shut down the fuel injection system.

The fuel pump is activated by the PCM through

the fuel pump relay.

Voltage is applied to the fuel injectors with the

ASD relay via the PCM. The PCM will then control
the injection sequence and injector pulse width by
turning the ground circuit to each individual injector
on and off.

The PCM determines the proper ignition timing

according to input received from the crankshaft posi-
tion sensor.

ENGINE WARM-UP MODE

This is an Open Loop mode. During engine warm-

up, the PCM receives inputs from:

• Battery voltage

• Crankshaft position sensor

• Engine coolant temperature sensor

• Intake manifold air temperature sensor

• Manifold absolute pressure (MAP) sensor

• Throttle position sensor (TPS)

• Camshaft position sensor signal (in the distribu-

tor)

• Park/neutral switch (gear indicator signal—auto.

trans. only)

• Air conditioning select signal (if equipped)

• Air conditioning request signal (if equipped)
Based on these inputs the following occurs:

• Voltage is applied to the fuel injectors with the

ASD relay via the PCM. The PCM will then control
the injection sequence and injector pulse width by
turning the ground circuit to each individual injector
on and off.

• The PCM adjusts engine idle speed through the

idle air control (IAC) motor and adjusts ignition tim-
ing.

• The PCM operates the A/C compressor clutch

through the A/C compressor clutch relay. This is done
if A/C has been selected by the vehicle operator and
specified pressures are met at the high and low–pres-
sure A/C switches. Refer to Group 24, Heating and
Air Conditioning for additional information.

• When engine has reached operating tempera-

ture, the PCM will begin monitoring O2S sensor
input. The system will then leave the warm-up mode
and go into closed loop operation.

IDLE MODE

When the engine is at operating temperature, this

is a Closed Loop mode. At idle speed, the PCM)
receives inputs from:

• Air conditioning select signal (if equipped)

• Air conditioning request signal (if equipped)

• Battery voltage

• Crankshaft position sensor

• Engine coolant temperature sensor

• Intake manifold air temperature sensor

• Manifold absolute pressure (MAP) sensor

• Throttle position sensor (TPS)

• Camshaft position sensor signal (in the distribu-

tor)

• Battery voltage

• Park/neutral switch (gear indicator signal—auto.

trans. only)

• Oxygen sensors

• Power steering pressure switch (2.5L engine

only)

Based on these inputs, the following occurs:
• Voltage is applied to the fuel injectors with the

ASD relay via the PCM. The PCM will then control
injection sequence and injector pulse width by turn-
ing the ground circuit to each individual injector on
and off.

• The PCM monitors the O2S sensor input and

adjusts air-fuel ratio by varying injector pulse width.
It also adjusts engine idle speed through the idle air
control (IAC) motor.

• The PCM adjusts ignition timing by increasing

and decreasing spark advance.

• The PCM operates the A/C compressor clutch

through the A/C compressor clutch relay. This is done
if A/C has been selected by the vehicle operator and
specified pressures are met at the high and low–pres-

8E - 6

ELECTRONIC CONTROL MODULES

TJ

POWERTRAIN CONTROL MODULE (Continued)

sure A/C switches. Refer to Group 24, Heating and
Air Conditioning for additional information.

On 2.5L 4–cylinder engines, a power steering pres-

sure switch is used to supply an input to the PCM
when steering pump pressure is high. This will raise
engine speed. Refer to Power Steering Pressure
Switch in this group for additional information. The
4.0L 6–cylinder engine does not use this switch.

CRUISE MODE

When the engine is at operating temperature, this

is a Closed Loop mode. At cruising speed, the PCM
receives inputs from:

• Air conditioning select signal (if equipped)

• Air conditioning request signal (if equipped)

• Battery voltage

• Engine coolant temperature sensor

• Crankshaft position sensor

• Intake manifold air temperature sensor

• Manifold absolute pressure (MAP) sensor

• Throttle position sensor (TPS)

• Camshaft position sensor signal (in the distribu-

tor)

• Park/neutral switch (gear indicator signal—auto.

trans. only)

• Oxygen (O2S) sensors
Based on these inputs, the following occurs:
• Voltage is applied to the fuel injectors with the

ASD relay via the PCM. The PCM will then adjust
the injector pulse width by turning the ground circuit
to each individual injector on and off.

• The PCM monitors the O2S sensor input and

adjusts air-fuel ratio. It also adjusts engine idle
speed through the idle air control (IAC) motor.

• The PCM adjusts ignition timing by turning the

ground path to the coil on and off.

• The PCM operates the A/C compressor clutch

through the clutch relay. This happens if A/C has
been selected by the vehicle operator and requested
by the A/C thermostat.

• The Up-shift Indicator Lamp is operated (man-

ual transmission only).

ACCELERATION MODE

This is an Open Loop mode. The PCM recognizes

an abrupt increase in throttle position or MAP pres-
sure as a demand for increased engine output and
vehicle acceleration. The PCM increases injector
pulse width in response to increased throttle opening.

DECELERATION MODE

When the engine is at operating temperature, this

is an Open Loop mode. During hard deceleration, the
PCM receives the following inputs.

• Air conditioning select signal (if equipped)

• Air conditioning request signal (if equipped)

• Battery voltage

• Engine coolant temperature sensor

• Crankshaft position sensor

• Intake manifold air temperature sensor

• Manifold absolute pressure (MAP) sensor

• Throttle position sensor (TPS)

• Camshaft position sensor signal (in the distribu-

tor)

• Park/neutral switch (gear indicator signal—auto.

trans. only)

• Vehicle speed sensor
If the vehicle is under hard deceleration with the

proper rpm and closed throttle conditions, the PCM
will ignore the oxygen sensor input signal. The PCM
will enter a fuel cut-off strategy in which it will not
supply a ground to the injectors. If a hard decelera-
tion does not exist, the PCM will determine the
proper injector pulse width and continue injection.

Based on the above inputs, the PCM will adjust

engine idle speed through the idle air control (IAC)
motor.

The PCM adjusts ignition timing by turning the

ground path to the coil on and off.

WIDE OPEN THROTTLE MODE

This is an Open Loop mode. During wide open

throttle operation, the PCM receives the following
inputs.

• Battery voltage

• Crankshaft position sensor

• Engine coolant temperature sensor

• Intake manifold air temperature sensor

• Manifold absolute pressure (MAP) sensor

• Throttle position sensor (TPS)

• Camshaft position sensor signal (in the distribu-

tor)

During wide open throttle conditions, the following

occurs:

• Voltage is applied to the fuel injectors with the

ASD relay via the PCM. The PCM will then control
the injection sequence and injector pulse width by
turning the ground circuit to each individual injector
on and off. The PCM ignores the oxygen sensor input
signal and provides a predetermined amount of addi-
tional fuel. This is done by adjusting injector pulse
width.

• The PCM adjusts ignition timing by turning the

ground path to the coil on and off.

• The Up-shift Indicator Lamp is operated (man-

ual transmission only).

IGNITION SWITCH OFF MODE

When ignition switch is turned to OFF position,

the PCM stops operating the injectors, ignition coil,
ASD relay and fuel pump relay.

TJ

ELECTRONIC CONTROL MODULES

8E - 7

POWERTRAIN CONTROL MODULE (Continued)

DESCRIPTION - 5 VOLT SUPPLIES

Two different Powertrain Control Module (PCM)

five volt supply circuits are used; primary and sec-
ondary.

DESCRIPTION - IGNITION CIRCUIT SENSE

This circuit ties the ignition switch to the Power-

train Control Module (PCM).

DESCRIPTION - POWER GROUNDS

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

DESCRIPTION - SENSOR RETURN

The Sensor Return circuits are internal to the Pow-

ertrain Control Module (PCM).

Sensor Return provides a low–noise ground refer-

ence for all engine control system sensors. Refer to
Power Grounds for more information.

OPERATION

OPERATION

The PCM operates the fuel system. The PCM is a

pre-programmed, triple microprocessor digital com-
puter. It regulates ignition timing, air-fuel ratio,
emission control devices, charging system, speed con-
trol (if equipped), air conditioning compressor clutch
engagement and idle speed. The PCM can adapt its
programming to meet changing operating conditions.

The PCM receives input signals from various

switches and sensors. Based on these inputs, the
PCM regulates various engine and vehicle operations
through different system components. These compo-
nents are referred to as PCM Outputs. The sensors
and switches that provide inputs to the PCM are con-
sidered PCM Inputs.

The PCM adjusts ignition timing based upon

inputs it receives from sensors that react to: engine
rpm, manifold absolute pressure, engine coolant tem-
perature, throttle position, transmission gear selec-
tion (automatic transmission), vehicle speed, power

steering pump pressure (2.5L only), and the brake
switch.

The PCM adjusts idle speed based on inputs it

receives from sensors that react to: throttle position,
vehicle speed, transmission gear selection, engine
coolant temperature and from inputs it receives from
the air conditioning clutch switch and brake switch.

Based on inputs that it receives, the PCM adjusts

ignition coil dwell. The PCM also adjusts the gener-
ator charge rate through control of the generator
field and provides speed control operation.

NOTE: Powertrain Control Module (PCM) Inputs:

• A/C request (if equipped with factory A/C)

• A/C select (if equipped with factory A/C)

• Auto shutdown (ASD) sense

• Battery temperature

• Battery voltage

• Brake switch

• CCD bus (+) circuits

• CCD bus (-) circuits

• Camshaft position sensor signal

• Crankshaft position sensor

• Data link connector for DRB scan tool

• Engine coolant temperature sensor

• Fuel level

• Generator (battery voltage) output

• Ignition circuit sense (ignition switch in run

position)

• Intake manifold air temperature sensor

• Leak detection pump (if equipped)

• Manifold Absolute Pressure (MAP) sensor

• Oil pressure sensor

• Oxygen sensors

• Park/neutral switch (auto. trans. only)

• Power ground

• Power steering pressure switch (2.5L only)

• SCI receive (DRB scan tool 16–way connection)

• Sensor return

• Signal ground

• Speed control multiplexed single wire input

• Throttle position sensor

• Vehicle speed sensor

NOTE: Powertrain Control Module (PCM) Outputs:

• A/C clutch relay

• Auto Shutdown (ASD) relay

• CCD bus (+/-) circuits for: speedometer, voltme-

ter, fuel gauge, oil pressure gauge/lamp, engine temp.
gauge and speed control warn. lamp

• Duty cycle EVAP canister purge solenoid

• Five volt sensor supply (primary)

• Five volt sensor supply (secondary)

• Fuel injectors

• Fuel pump relay

8E - 8

ELECTRONIC CONTROL MODULES

TJ

POWERTRAIN CONTROL MODULE (Continued)