Dodge Dakota (ND). Manual - part 1302

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 sensor 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 concentrations 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 voltage 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 operating temperature
300° to 350°C (572 ° to 662°F), the sensor generates a voltage that is inversely proportional to the amount of
oxygen in the exhaust. The information obtained by the sensor is used to calculate 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 primary functions: it must detect a leak in the evaporative 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 functions 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 predetermined 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
position. 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 diaphragm 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 controlled 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 dia-
phragm 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” H20. 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 equal-
ized pressure. If there is a leak, it will continue to pump at a rate representative 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 (currently

25 - 2

EMISSIONS CONTROL

ND

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 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 assem-
bly 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 catalyst temperature and causes an increase in HC emissions. 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 crankshaft 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 nitrogen and carbon monoxide. The catalyst works best when the Air Fuel (A/F)
ratio is at or near the optimum 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 toler-
ances and engine fatigue over the life span of the engine. By monitoring the actual fuel-air ratio with the O2S sen-
sor (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 malfunction occurs such that the PCM cannot main-
tain 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 nitrogen 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 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 con-
verter. 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 function-
ing 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 down-
stream O2S. When the efficiency drops, no chemical reaction takes place. This means the concentration 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.

ND

EMISSIONS CONTROL

25 - 3

The system must be monitored so that when catalyst efficiency deteriorates and exhaust emissions increase to over
the legal limit, the MIL will be illuminated.

DESCRIPTION - TRIP DEFINITION

The term “Trip” has different meanings depending on what the circumstances are. If the MIL (Malfunction 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 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 (continuous 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 previ-
ously 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 vehicle emissions if they malfunction. If one of these components
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 sen-
sor (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 illuminate the MIL.

25 - 4

EMISSIONS CONTROL

ND

OPERATION

OPERATION

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 problem is repaired
or ceases to exist, the PCM cancels the code after 40
warm-up cycles. Diagnostic trouble codes that affect
vehicle emissions illuminate the Malfunction Indicator
Lamp (MIL). The MIL is displayed as an engine icon
(graphic) on the instrument panel. 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 specific range
of engine RPM, engine temperature, and/or input volt-
age to the PCM.

The PCM might not store a DTC for a monitored cir-
cuit 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 hap-
pens 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 Monitored Systems,
Components, and Non-Monitored Circuits in this section.

Technicians must retrieve stored DTC’s by connecting a diagnostic scan tool to the 16–way data link connector. The
connector is located on the bottom edge of the instrument panel (1) near the steering column.

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, connect the diagnostic scan tool to the 16–way data link connector to erase all DTC’s and extin-
guish the MIL.

OPERATION - TASK MANAGER

The Task Manager determines which tests happen when and which functions occur when. Many of the diagnostic
steps required by OBD II must be performed under specific operating conditions. The Task Manager software orga-
nizes and prioritizes the diagnostic procedures. The job of the Task Manager is to determine if conditions are appro-
priate for tests to be run, monitor the parameters for a trip for each test, and record the results of the test. Following
are the responsibilities of the Task Manager software:

•

Test Sequence

•

MIL Illumination

•

Diagnostic Trouble Codes (DTCs)

•

Trip Indicator

•

Freeze Frame Data Storage

•

Similar Conditions Window

Test Sequence

In many instances, emissions systems must fail diagnostic tests more than once before the PCM illuminates the
MIL. These tests are know as ’two trip monitors.’ Other tests that turn the MIL lamp on after a single failure are
known as ’one trip monitors.’ A trip is defined as ’start the vehicle and operate it to meet the criteria necessary to
run the given monitor.’

ND

EMISSIONS CONTROL

25 - 5