Chrysler Town, Dodge Caravan. Manual - part 529

The following is a list of the monitored compo-

nents:

• Comprehensive Components

• Oxygen Sensor Monitor

• Oxygen Sensor Heater Monitor

• Catalyst Monitor

COMPREHENSIVE COMPONENTS

Along with the major monitors, OBD II requires

that the diagnostic system monitor any component
that could affect emissions levels. In many cases,
these components were being tested under OBD I.
The OBD I requirements focused mainly on testing
emissions-related components for electrical opens and
shorts.

However, OBD II also requires that inputs from

powertrain components to the PCM be tested for
rationality, and that outputs to powertrain compo-
nents from the PCM be tested for functionality.
Methods for monitoring the various Comprehensive
Component monitoring include:

(1) Circuit Continuity
• Open

• Shorted high

• Shorted to ground
(2) Rationality or Proper Functioning
• Inputs tested for rationality

• Outputs tested for functionality

NOTE: Comprehensive component monitors are
continuous. Therefore, enabling conditions do not
apply.

Input Rationality—While input signals to the

PCM are constantly being monitored for electrical
opens and shorts, they are also tested for rationality.
This means that the input signal is compared against
other inputs and information to see if it makes sense
under the current conditions.

PCM sensor inputs that are checked for rationality

include:

• Manifold Absolute Pressure (MAP) Sensor

• Oxygen Sensor (O2S)

• Engine Coolant Temperature (ECT) Sensor

• Camshaft Position (CMP) Sensor

• Vehicle Speed Sensor

• Crankshaft Position (CKP) Sensor

• Intake/inlet Air Temperature (IAT) Sensor

• Throttle Position (TPS) Sensor

• Ambient Temperature Sensors

• Power Steering Switch

• Oxygen Sensor Heater

• Brake Switch

• Leak Detection Pump Switch or NVLD switch (if

equipped)

• P/N Switch

Output Functionality—PCM outputs are tested

for functionality in addition to testing for opens and
shorts. When the PCM provides a voltage to an out-
put component, it can verify that the command was
carried out by monitoring specific input signals for
expected changes. For example, when the PCM com-
mands the Idle Air Control (IAC) Motor to a specific
position under certain operating conditions, it expects
to see a specific (target) idle speed (RPM). If it does
not, it stores a DTC.

PCM outputs monitored for functionality include:
• Fuel Injectors

• Ignition Coils

• Idle Air Control

• Purge Solenoid

• EGR Solenoid (if equipped)

• LDP Solenoid or NVLD solenoid (if equipped)

• Radiator Fan Control

• Trans Controls

OXYGEN SENSOR (O2S) MONITOR

DESCRIPTION—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. When there is a large amount of oxygen
in the exhaust caused by a lean condition, the sensor
produces a low voltage, below 450 mV. When the oxy-
gen content is lower, caused by a rich condition, the
sensor produces a higher voltage, above 450mV (volt-
ages are offset by 2.5 volts on NGC vehicles).

The information obtained by the sensor is used to

calculate the fuel injector pulse width. The PCM is
programmed to maintain the optimum air/fuel ratio.
At this mixture ratio, the catalyst works best to
remove hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO)
and nitrous oxide (NOx) from the exhaust.

The O2S is also the main sensing element for the

EGR (if equipped), Catalyst and Fuel Monitors.

The O2S may fail in any or all of the following

manners:

• Slow response rate (Big Slope)

• Reduced output voltage (Half Cycle)

• Heater Performance
Slow Response Rate (Big Slope)—Response rate

is the time required for the sensor to switch from
lean to rich signal output once it is exposed to a
richer than optimum A/F mixture or vice versa. As
the PCM adjusts the air/fuel ratio, the sensor must
be able to rapidly detect the change. As the sensor
ages, it could take longer to detect the changes in the
oxygen content of the exhaust gas. The rate of
change that an oxygen sensor experiences is called

25 - 2

EMISSIONS CONTROL

RS

EMISSIONS CONTROL (Continued)

“Big Slope”. The PCM checks the oxygen sensor volt-
age in increments of a few milliseconds.

Reduced Output Voltage (Half Cycle)—The

output voltage of the O2S ranges from 0 to 1 volt
(voltages are offset by 2.5 volts on NGC vehicles). 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. Each
time the voltage signal surpasses the threshold, a
counter is incremented by one. This is called the Half
Cycle Counter.

Heater Performance—The heater is tested by a

separate monitor. Refer to the Oxygen Sensor Heater
Monitor.

OPERATION—As

the

Oxygen

Sensor

signal

switches, the PCM monitors the half cycle and big
slope signals from the oxygen sensor. If during the
test neither counter reaches a predetermined value, a
malfunction is entered and Freeze Frame data is
stored. Only one counter reaching its predetermined
value is needed for the monitor to pass.

The Oxygen Sensor Monitor is a two trip monitor

that is tested only once per trip. When the Oxygen
Sensor fails the test in two consecutive trips, the
MIL is illuminated and a DTC is set. The MIL is
extinguished

when

the

Oxygen

Sensor

monitor

passes in three consecutive trips. The DTC is erased
from memory after 40 consecutive warm-up cycles
without test failure.

Enabling Conditions—The following conditions

must typically be met for the PCM to run the oxygen
sensor monitor:

• Battery voltage

• Engine temperature

• Engine run time

• Engine run time at a predetermined speed

• Engine run time at a predetermined speed and

throttle opening

• Transmission in gear and brake depressed (auto-

matic only)

• Fuel system in Closed Loop

• Long Term Adaptive (within parameters)

• Power Steering Switch in low PSI (no load)

• Engine at idle

• Fuel level above 15%

• Ambient air temperature

• Barometric pressure

• Engine RPM within acceptable range of desired

idle

Pending Conditions—The Task Manager typi-

cally does not run the Oxygen Sensor Monitor if over-
lapping

monitors

are

running

or

the

MIL

is

illuminated for any of the following:

• Misfire Monitor

• Front Oxygen Sensor and Heater Monitor

• MAP Sensor

• Vehicle Speed Sensor

• Engine Coolant Temperature Sensor

• Throttle Position Sensor

• Engine Controller Self Test Faults

• Cam or Crank Sensor

• Injector and Coil

• Idle Air Control Motor

• EVAP Electrical

• EGR Solenoid Electrical (if equipped)

• Intake/inlet Air Temperature

• 5 Volt Feed
Conflict—The Task Manager does not run the

Oxygen Sensor Monitor if any of the following condi-
tions are present:

• A/C ON (A/C clutch cycling temporarily sus-

pends monitor)

• Purge flow in progress

• Ethanol content learn is taking place and the

ethanol used once flag is set (if equipped)

Suspend—The Task Manager suspends maturing

a fault for the Oxygen Sensor Monitor if any of the
following are present:

• Oxygen Sensor Heater Monitor, Priority 1

• Misfire Monitor, Priority 2

OXYGEN SENSOR HEATER MONITOR

DESCRIPTION—If there is an oxygen sensor

(O2S) DTC as well as a O2S heater DTC, the O2S
fault MUST be repaired first. After the O2S fault is
repaired, verify that the heater circuit is operating
correctly.

The voltage readings taken from the O2S are very

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

The heater element itself is not tested. The sensor

output is used to test the heater by isolating the
effect of the heater element on the O2S output volt-
age from the other effects. The resistance is normally
between 100 ohms and 4.5 megaohms. When oxygen
sensor temperature increases, the resistance in the
internal circuit decreases. The PCM sends a 5 volts
biased signal through the oxygen sensors to ground
this monitoring circuit. As the temperature increases,
resistance decreases and the PCM detects a lower
voltage at the reference signal. Inversely, as the tem-
perature decreases, the resistance increases and the
PCM detects a higher voltage at the reference signal.
The O2S circuit is monitored for a drop in voltage.

RS

EMISSIONS CONTROL

25 - 3

EMISSIONS CONTROL (Continued)

OPERATION—The Oxygen Sensor Heater Moni-

tor begins after the ignition has been turned OFF.
The PCM sends a 5 volt bias to the oxygen sensor
every 1.6 seconds. The PCM keeps it biased for 35
ms each time. As the sensor cools down, the resis-
tance increases and the PCM reads the increase in
voltage. Once voltage has increased to a predeter-
mined amount, higher than when the test started,
the oxygen sensor is cool enough to test heater oper-
ation.

When the oxygen sensor is cool enough, the PCM

energizes the ASD relay. Voltage to the O2 sensor
begins to increase the temperature. As the sensor
temperature

increases,

the

internal

resistance

decreases. The PCM continues biasing the 5 volt sig-
nal to the sensor. Each time the signal is biased, the
PCM reads a voltage decrease. When the PCM
detects a voltage decrease of a predetermined value
for several biased pulses, the test passes.

The heater elements are tested each time the

engine is turned OFF if all the enabling conditions
are met. If the monitor fails, the PCM stores a
maturing fault and a Freeze Frame is entered. If two
consecutive tests fail, a DTC is stored. Because the
ignition is OFF, the MIL is illuminated at the begin-
ning of the next key cycle.

Enabling Conditions—The following conditions

must be met for the PCM to run the oxygen sensor
heater test:

• Engine run time of at least 3 minutes

• Engine run time at a predetermined speed

and throttle opening.
• Key OFF power down

• Battery voltage of at least 10 volts

• Sufficient Oxygen Sensor cool down
Pending Conditions—There are not conditions or

situations that prompt conflict or suspension of test-
ing. The oxygen sensor heater test is not run pending
resolution of MIL illumination due to oxygen sensor
failure.

Suspend—There are no conditions which exist for

suspending the Heater Monitor.

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. A meltdown of the ceramic core can
cause a reduction of the exhaust passage. 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 strategy is based on the fact that as a cat-

alyst deteriorates, its oxygen storage capacity and its
efficiency are both reduced. By monitoring the oxy-
gen 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 converter. 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 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 (check
engine lamp) will be illuminated.

Monitor Operation—To monitor catalyst effi-

ciency, the PCM expands the rich and lean switch
points of the heated oxygen sensor. With extended
switch points, the air/fuel mixture runs richer and
leaner to overburden the catalytic converter. Once
the test is started, the air/fuel mixture runs rich and
lean and the O2 switches are counted. A switch is
counted when an oxygen sensor signal goes from
below the lean threshold to above the rich threshold.
The number of Rear O2 sensor switches is divided by
the number of Front O2 sensor switches to determine
the switching ratio.

The test runs for 20 seconds. As catalyst efficiency

deteriorated over the life of the vehicle, the switch
rate at the downstream sensor approaches that of the
upstream sensor. If at any point during the test

25 - 4

EMISSIONS CONTROL

RS

EMISSIONS CONTROL (Continued)

period the switch ratio reaches a predetermined
value, a counter is incremented by one. The monitor
is enabled to run another test during that trip. When
the test fails 6 times, the counter increments to 3, a
malfunction is entered, and a Freeze Frame is stored,
the code is matured and the MIL is illuminated. If
the first test passes, no further testing is conducted
during that trip.

The MIL is extinguished after three consecutive

good trips. The good trip criteria for the catalyst
monitor is more stringent than the failure criteria. In
order to pass the test and increment one good trip,
the downstream sensor switch rate must be less than
45% of the upstream rate. The failure percentages
are 59% respectively.

Enabling Conditions—The following conditions

must typically be met before the PCM runs the cat-
alyst monitor. Specific times for each parameter may
be different from engine to engine.

• Accumulated drive time

• Enable time

• Ambient air temperature

• Barometric pressure

• Catalyst warm-up counter

• Engine coolant temperature

• Vehicle speed

• MAP

• RPM

• Engine in closed loop

• Fuel level
Pending Conditions—
• Misfire DTC

• Front Oxygen Sensor Response

• Front Oxygen Sensor Heater Monitor

• Front Oxygen Sensor Electrical

• Rear Oxygen Sensor Rationality (middle check)

• Rear Oxygen Sensor Heater Monitor

• Rear Oxygen Sensor Electrical

• Fuel System Monitor

• All TPS faults

• All MAP faults

• All ECT sensor faults

• Purge flow solenoid functionality

• Purge flow solenoid electrical

• All PCM self test faults

• All CMP and CKP sensor faults

• All injector and ignition electrical faults

• Idle Air Control (IAC) motor functionality

• Vehicle Speed Sensor

• Brake switch (auto trans only)

• Intake air temperature
Conflict—The catalyst monitor does not run if any

of the following are conditions are present:

• EGR Monitor in progress (if equipped)

• Fuel system rich intrusive test in progress

• EVAP Monitor in progress

• Time since start is less than 60 seconds

• Low fuel level-less than 15 %

• Low ambient air temperature

• Ethanol content learn is taking place and the

ethanol used once flag is set

Suspend—The Task Manager does not mature a

catalyst fault if any of the following are present:

• Oxygen Sensor Monitor, Priority 1

• Oxygen Sensor Heater, Priority 1

• EGR Monitor, Priority 1 (if equipped)

• EVAP Monitor, Priority 1

• Fuel System Monitor, Priority 2

• Misfire Monitor, Priority 2

OPERATION - NON-MONITORED CIRCUITS

The PCM does not monitor all circuits, systems

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

The major non-monitored circuits are listed below

along with examples of failures modes that do not
directly cause the PCM to set a DTC, but for a sys-
tem that is monitored.

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, fuel system, or mis-
fire diagnostic 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. The misfire will however,
increase the oxygen content in the exhaust, deceiving
the PCM in to thinking the fuel system is too lean.
Also see misfire detection.

CYLINDER COMPRESSION

The PCM cannot detect uneven, low, or high engine

cylinder compression. Low compression lowers O2
content in the exhaust. Leading to fuel system, oxy-
gen sensor, or misfire detection fault.

EXHAUST SYSTEM

The PCM cannot detect a plugged, restricted or

leaking exhaust system. It may set a EGR (if
equipped) or Fuel system or O2S fault.

RS

EMISSIONS CONTROL

25 - 5

EMISSIONS CONTROL (Continued)