Jeep Wrangler TJ. Manual - part 605

DESCRIPTION - STATE DISPLAY TEST MODE

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. Connect
the DRB scan tool to the data link connector and
access the state display screen. Then access either
State Display Inputs and Outputs or State Display
Sensors.

DESCRIPTION - CIRCUIT ACTUATION TEST
MODE

The Circuit Actuation Test Mode checks for proper

operation of output circuits or devices the Powertrain
Control Module (PCM) may not internally recognize.
The PCM attempts to activate these outputs and
allow an observer to verify proper operation. Most of
the tests provide an audible or visual indication of
device operation (click of relay contacts, fuel spray,
etc.). Except for intermittent conditions, if a device
functions properly during testing, assume the device,
its associated wiring, and driver circuit work cor-
rectly. Connect the DRB scan tool to the data link
connector and access the Actuators screen.

DESCRIPTION - DIAGNOSTIC TROUBLE CODES

A Diagnostic Trouble Code (DTC) indicates the

PCM has recognized an abnormal condition in the
system.

Remember that DTC’s are the results of a sys-

tem or circuit failure, but do not directly iden-
tify the failed component or components.

BULB CHECK

Each time the ignition key is turned to the ON

position, the malfunction indicator (check engine)
lamp on the instrument panel should illuminate for
approximately 2 seconds then go out. This is done for
a bulb check.

OBTAINING DTC’S USING DRB SCAN TOOL

(1) Obtain the applicable Powertrain Diagnostic

Manual.

(2) Obtain the DRB Scan Tool.
(3) Connect the DRB Scan Tool to the data link

(diagnostic) connector. This connector is located in
the passenger compartment; at the lower edge of
instrument panel; near the steering column.

(4) Turn the ignition switch on and access the

“Read Fault” screen.

(5) Record all the DTC’s and “freeze frame” infor-

mation shown on the DRB scan tool.

(6) To erase DTC’s, use the “Erase Trouble Code”

data screen on the DRB scan tool. Do not erase any
DTC’s until problems have been investigated
and repairs have been performed.

DESCRIPTION - TASK MANAGER

The PCM is responsible for efficiently coordinating

the operation of all the emissions-related compo-
nents. The PCM is also responsible for determining if
the diagnostic systems are operating properly. The
software designed to carry out these responsibilities
is referred to as the ’Task Manager’.

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 Lamp
(MIL) will be illuminated. These monitors generate
Diagnostic Trouble Codes that can be displayed with
the MIL or a scan tool.

The following is a list of the system monitors:
• Misfire Monitor

• Fuel System Monitor

• Oxygen Sensor Monitor

• Oxygen Sensor Heater Monitor

• Catalyst Monitor

• Leak Detection Pump Monitor (if equipped)
All these system monitors require two consecutive

trips with the malfunction present to set a fault.

Refer to the appropriate Powertrain Diagnos-

tics Procedures manual for diagnostic proce-
dures.

The following is an operation and description of

each system monitor:

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 temperature 300° to 350°C (572° to 662°F), the
sensor generates a voltage that is inversely propor-
tional to the amount of oxygen in the exhaust. The
information obtained by the sensor is used to calcu-
late the fuel injector pulse width. This maintains a
14.7 to 1 Air Fuel (A/F) ratio. At this mixture ratio,

25 - 2

EMISSIONS CONTROL

TJ

EMISSIONS CONTROL (Continued)

the catalyst works best to remove hydrocarbons (HC),
carbon monoxide (CO) and nitrogen oxide (NOx) from
the exhaust.

The O2S is also the main sensing element for the

Catalyst and Fuel Monitors.

The O2S can 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. 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) shorted to volt-

age DTC, as well as a O2S heater DTC, the O2S
fault MUST be repaired first. Before checking the
O2S fault, verify that the heater circuit is operating
correctly.

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 temperature 300° to 350°C (572 ° to 662°F), the
sensor generates a voltage that is inversely propor-
tional to the amount of oxygen in the exhaust. The
information obtained by the sensor is used to calcu-
late the fuel injector pulse width. This maintains 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 sensor

are very temperature sensitive. The readings are not
accurate below 300°C. Heating of the O2S sensor 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 sensor must be tested to ensure
that it is heating the sensor properly.

The O2S sensor circuit is monitored for a drop in

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

LEAK DETECTION PUMP MONITOR (IF EQUIPPED)

The leak detection assembly incorporates two pri-

mary functions: it must detect a leak in the evapora-
tive system and seal the evaporative system so the
leak detection test can be run.

The primary components within the assembly are:

A three port solenoid that activates both of the func-
tions listed above; a pump which contains a switch,
two check valves and a spring/diaphragm, a canister
vent valve (CVV) seal which contains a spring loaded
vent seal valve.

Immediately after a cold start, between predeter-

mined temperature thresholds limits, the three port
solenoid is briefly energized. This initializes the
pump by drawing air into the pump cavity and also
closes the vent seal. During non test conditions the
vent seal is held open by the pump diaphragm
assembly which pushes it open at the full travel posi-
tion. The vent seal will remain closed while the
pump is cycling due to the reed switch triggering of
the three port solenoid that prevents the diaphragm
assembly from reaching full travel. After the brief
initialization period, the solenoid is de-energized
allowing atmospheric pressure to enter the pump
cavity, thus permitting the spring to drive the dia-
phragm which forces air out of the pump cavity and
into the vent system. When the solenoid is energized
and de energized, the cycle is repeated creating flow
in typical diaphragm pump fashion. The pump is con-
trolled in 2 modes:

Pump Mode: The pump is cycled at a fixed rate to

achieve a rapid pressure build in order to shorten the
overall test length.

Test Mode: The solenoid is energized with a fixed

duration pulse. Subsequent fixed pulses occur when
the diaphragm reaches the Switch closure point.

The spring in the pump is set so that the system

will achieve an equalized pressure of about 7.5”
water. The cycle rate of pump strokes is quite rapid
as the system begins to pump up to this pressure. As
the pressure increases, the cycle rate starts to drop
off. If there is no leak in the system, the pump would
eventually stop pumping at the equalized pressure. If
there is a leak, it will continue to pump at a rate rep-
resentative of the flow characteristic of the size of the
leak. From this information we can determine if the
leak is larger than the required detection limit (cur-
rently set at .040” orifice by CARB). If a leak is
revealed during the leak test portion of the test, the
test is terminated at the end of the test mode and no
further system checks will be performed.

After passing the leak detection phase of the test,

system pressure is maintained by turning on the
LDP’s solenoid until the purge system is activated.
Purge activation in effect creates a leak. The cycle
rate is again interrogated and when it increases due

TJ

EMISSIONS CONTROL

25 - 3

EMISSIONS CONTROL (Continued)

to the flow through the purge system, the leak check
portion of the diagnostic is complete.

The canister vent valve will unseal the system

after completion of the test sequence as the pump
diaphragm assembly moves to the full travel position.

Evaporative system functionality will be verified by

using the stricter evap purge flow monitor. At an
appropriate warm idle the LDP will be energized to
seal the canister vent. The purge flow will be clocked
up from some small value in an attempt to see a
shift in the 02 control system. If fuel vapor, indicated
by a shift in the 02 control, is present the test is
passed. If not, it is assumed that the purge system is
not functioning in some respect. The LDP is again
turned off and the test is ended.

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 of 14.7 to 1. This is done by making
short term corrections in the fuel injector pulse width
based on the O2S sensor 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 fuel-air ratio with the O2S sensor (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 emis-
sions test. If a malfunction 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. 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 sensor strategy is based on the fact that
as a catalyst deteriorates, its oxygen storage capacity
and its efficiency are both reduced. By monitoring
the oxygen storage capacity of a catalyst, its effi-
ciency 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 con-
verter. The PCM calculates the A/F mixture from the
output of the O2S. A low voltage indicates high oxy-
gen 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
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 will be illu-
minated.

DESCRIPTION - TRIP DEFINITION

The term “Trip” has different meanings depending

on what the circumstances are. If the MIL (Malfunc-
tion Indicator Lamp) is OFF, a Trip is defined as
when the Oxygen Sensor Monitor and the Catalyst
Monitor have been completed in the same drive cycle.

When any Emission DTC is set, the MIL on the

dash is turned ON. When the MIL is ON, it takes 3

25 - 4

EMISSIONS CONTROL

TJ

EMISSIONS CONTROL (Continued)

good trips to turn the MIL OFF. In this case, it
depends on what type of DTC is set to know what a
“Trip” is.

For the Fuel Monitor or Mis-Fire Monitor (contin-

uous monitor), the vehicle must be operated in the
“Similar Condition Window” for a specified amount of
time to be considered a Good Trip.

If a Non-Contiuous OBDII Monitor fails twice in a

row and turns ON the MIL, re-running that monitor
which previously failed, on the next start-up and
passing the monitor, is considered to be a Good Trip.
These will include the following:

• Oxygen Sensor

• Catalyst Monitor

• Purge Flow Monitor

• Leak Detection Pump Monitor (if equipped)

• EGR Monitor (if equipped)

• Oxygen Sensor Heater Monitor
If any other Emission DTC is set (not an OBDII

Monitor), a Good Trip is considered to be when the
Oxygen Sensor Monitor and Catalyst Monitor have
been completed; or 2 Minutes of engine run time if
the Oxygen Sensor Monitor or Catalyst Monitor have
been stopped from running.

It can take up to 2 Failures in a row to turn on the

MIL. After the MIL is ON, it takes 3 Good Trips to
turn the MIL OFF. After the MIL is OFF, the PCM
will self-erase the DTC after 40 Warm-up cycles. A
Warm-up cycle is counted when the ECT (Engine
Coolant Temperature Sensor) has crossed 160°F and
has risen by at least 40°F since the engine has been
started.

DESCRIPTION - COMPONENT MONITORS

There are several components that will affect vehi-

cle emissions if they malfunction. If one of these com-
ponents

malfunctions

the

Malfunction

Indicator

Lamp (MIL) will illuminate.

Some of the component monitors are checking for

proper operation of the part. Electrically operated
components now have input (rationality) and output
(functionality) checks. Previously, a component like
the Throttle Position sensor (TPS) was checked by
the PCM for an open or shorted circuit. If one of
these conditions occurred, a DTC was set. Now there
is a check to ensure that the component is working.
This is done by watching for a TPS indication of a
greater or lesser throttle opening than MAP and
engine rpm indicate. In the case of the TPS, if engine
vacuum is high and engine rpm is 1600 or greater
and the TPS indicates a large throttle opening, a
DTC will be set. The same applies to low vacuum if
the TPS indicates a small throttle opening.

All open/short circuit checks or any component that

has an associated limp in will set a fault after 1 trip
with the malfunction present. Components without

an associated limp in will take two trips to illumi-
nate the MIL.

Refer to the Diagnostic Trouble Codes Description

Charts in this section and the appropriate Power-
train Diagnostic Procedure Manual for diagnostic
procedures.

DESCRIPTION - NON-MONITORED CIRCUITS

The PCM does not monitor the following circuits,

systems and conditions that could have malfunctions
causing driveability problems. The PCM might not
store diagnostic trouble codes for these conditions.
However, problems with these systems may cause the
PCM to store diagnostic trouble codes for other sys-
tems or components. For example, a fuel pressure
problem will not register a fault directly, but could
cause a rich/lean condition or misfire. This could
cause the PCM to store an oxygen sensor or misfire
diagnostic trouble code

FUEL PRESSURE

The fuel pressure regulator controls fuel system

pressure. The PCM cannot detect a clogged fuel
pump inlet filter, clogged in-line fuel filter, or a
pinched fuel supply or return line. However, these
could result in a rich or lean condition causing the
PCM to store an oxygen sensor or fuel system diag-
nostic trouble code.

SECONDARY IGNITION CIRCUIT

The PCM cannot detect an inoperative ignition coil,

fouled or worn spark plugs, ignition cross firing, or
open spark plug cables.

CYLINDER COMPRESSION

The PCM cannot detect uneven, low, or high engine

cylinder compression.

EXHAUST SYSTEM

The PCM cannot detect a plugged, restricted or

leaking exhaust system, although it may set a fuel
system fault.

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.

TJ

EMISSIONS CONTROL

25 - 5

EMISSIONS CONTROL (Continued)