Discovery 2. Manual - part 459

 

  Index      Land Rover     Land Rover Discovery 2 - service manual 1999 year

 

Search            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Content   ..  457  458  459  460   ..

 

 

Discovery 2. Manual - part 459

 

 

EMISSION CONTROL - V8

DESCRIPTION AND OPERATION 17-2-35

Failure of the closed loop control of the exhaust emission system may be attributable to one of the failure modes 
indicated below:

l

Mechanical fitting & integrity of the sensor.

l

Sensor open circuit / disconnected.

l

Short circuit to vehicle supply or ground.

l

Lambda ratio outside operating band.

l

Crossed sensors.

l

Contamination from leaded fuel or other sources.

l

Change in sensor characteristic.

l

Harness damage.

l

Air leak into exhaust system (cracked pipe / weld or loose fixings).

System failure will be indicated by the following symptoms:

l

MIL light on (NAS and EU-3 only).

l

Default to open-loop fuelling for the defective cylinder bank.

l

If sensors are crossed, engine will run normally after initial start and then become progressively unstable with 
one bank going to its maximum rich clamp and the other bank going to its maximum lean clamp – the system will 
then revert to open-loop fuelling.

l

High CO reading

l

Strong smell of H

2

S (rotten eggs)

l

Excessive emissions

Fuel metering
When the engine is cold, additional fuel has to be provided to the air:fuel mixture to assist starting. This supplementary 
fuel enrichment continues until the combustion chamber has heated up sufficiently during the warm-up phase.

Under normal part-throttle operating conditions the fuel mixture is adjusted to provide minimum fuel emissions and 
the air:fuel mixture is held close to the optimum ratio (

λ

 = 1). The engine management system monitors the changing 

engine and environmental conditions and uses the data to determine the exact fuelling requirements necessary to 
maintain the air:fuel ratio close to the optimum value that is needed to ensure effective exhaust emission treatment 
through the three-way catalytic converters.

During full-throttle operation the air:fuel mixture needs to be made rich to provide maximum torque. During 
acceleration, the mixture is enriched by an amount according to engine temperature, engine speed, change in throttle 
position and change in manifold pressure, to provide good acceleration response.

When the vehicle is braking or travelling downhill the fuel supply can be interrupted to reduce fuel consumption and 
eliminate exhaust emissions during this period of operation.

If the vehicle is being used at altitude, a decrease in the air density will be encountered which needs to be 
compensated for to prevent a rich mixture being experienced. Without compensation for altitude, there would be an 
increase in exhaust emissions and problems starting, poor driveability and black smoke from the exhaust pipe. For 
open loop systems, higher fuel consumption may also occur.

EMISSION CONTROL - V8

17-2-36 DESCRIPTION AND OPERATION

Exhaust Emission System Diagnostics
The engine management ECM contains an on-board diagnostics (OBD) system which performs a number of 
diagnostic routines for detecting problems associated with the closed loop emission control system. The diagnostic 
unit monitors ECM commands and system responses and also checks the individual sensor signals for plausibility, 
these include:

l

Lambda ratio outside of operating band

l

Lambda heater diagnostic

l

Lambda period diagnostic

l

Post-catalytic converter lambda adaptation diagnostic (NAS only)

l

Catalyst monitoring diagnostic

Lambda ratio outside operating band
The system checks to ensure that the system is operating in a defined range around the stoichiometric point. If the 
system determines that the upper or lower limits for the air:fuel ratio are being exceeded, the error is stored as a fault 
code in the ECM diagnostic memory (the MIL light is illuminated on NAS vehicles).

Lambda heater diagnostic
The system determines the heater current and supply voltage so that the heater's resistance can be calculated. After 
the engine has been started, the system waits for the heated oxygen sensors to warm up, then calculates the 
resistance from the voltage and current measurements. If the value is found to be outside of the upper or lower 
threshold values, then the fault is processed (the MIL light is illuminated on NAS vehicles).

Lambda period diagnostic
The pre-catalytic converter sensors are monitored. As the sensors age, the rich to lean and the lean to rich switching 
delays increase, leading to increased emissions if the lambda control becomes inaccurate. If the switching period 
exceeds a defined limit, the sensor fault is stored in the ECM diagnostic memory (the MIL light is illuminated on NAS 
vehicles).

Post-catalytic converter lambda adaptation diagnostic (NAS only)
On NAS vehicles the ageing effects of the pre-catalytic converter sensors are compensated for by an adaptive value 
derived from the post-catalytic converter sensors. This is a long term adaption which only changes slowly. For a rich 
compensation the additive value is added to the rich delay time. For a lean compensation, the adaptive value is added 
to the lean delay time. The adaptive time is monitored against a defined limit, and if the limit is exceeded, the fault is 
stored in the ECM's diagnostic memory and the MIL light is illuminated on the instrument pack.

Catalyst monitoring diagnostic
On NAS specification vehicles the catalysts are monitored both individually and simultaneously for emission pollutant 
conversion efficiency. The conversion efficiency of a catalyst is monitored by measuring the oxygen storage, since 
there is a direct relationship between these two factors. The closed loop lambda control fuelling oscillations produce 
pulses of oxygen upstream of the catalyst, as the catalyst efficiency deteriorates its ability to store oxygen is 
decreased. The amplitudes of the signals from the pre-catalytic and post-catalytic converter heated oxygen sensors 
are compared. As the oxygen storage decreases, the post-catalytic converter sensor begins to follow the oscillations 
of the pre-catalytic converter heated oxygen sensors. Under steady state conditions the amplitude ratio is monitored 
in different speed / load sites. There are three monitoring areas, and if the amplitude ratio exceeds a threshold in all 
three areas the catalyst conversion limit is exceeded; the catalyst fault is stored in the diagnostic memory and the MIL 
light is illuminated on the instrument pack. There is a reduced threshold value for both catalysts monitored as a pair. 
In either case, a defective catalyst requires replacement of the downpipe assembly.

EMISSION CONTROL - V8

DESCRIPTION AND OPERATION 17-2-37

In the case of a catalytic converter failure the following failure symptoms may be apparent:

l

MIL light on after 2 driving cycles (NAS market only).

l

High exhaust back pressure if catalyst partly melted.

l

Excessive emissions

l

Strong smell of H

2

S (rotten eggs).

Oxygen sensor voltages can be monitored using 'Testbook', the approximate output voltage from the heated oxygen 
sensors with a warm engine at idle and with closed loop fuelling active are shown in the table below:

Mass air flow sensor and air temperature sensor
The engine management ECM uses the mass air flow sensor to measure the mass of air entering the intake and 
interprets the data to determine the precise fuel quantity which needs to be injected to maintain the stoichiometric 
air:fuel ratio for the exhaust catalysts. If the mass air flow sensor fails, lambda control and idle speed control will be 
affected and the emission levels will not be maintained at the optimum level. If the device should fail and the ECM 
detects a fault, it invokes a software backup strategy.
 

 + 

 ENGINE MANAGEMENT SYSTEM - V8, DESCRIPTION AND OPERATION, Description - engine 

management.

The air temperature sensor is used by the engine management ECM to monitor the temperature of the inlet air. If the 
device fails, catalyst monitoring will be affected. The air temperature sensor in integral to the mass air flow sensor.
 

 + 

 ENGINE MANAGEMENT SYSTEM - V8, DESCRIPTION AND OPERATION, Description - engine 

management.

Throttle position sensor
If the engine management ECM detects a throttle position sensor failure, it may indicate a blocked or restricted air 
intake filter. Failure symptoms may include:

l

Poor engine running and throttle response

l

Emission control failure

l

No closed loop idle speed control

l

Altitude adaption is incorrect

If a signal failure should occur, a default value is derived using data from the engine load and speed.
 

 + 

 ENGINE MANAGEMENT SYSTEM - V8, DESCRIPTION AND OPERATION, Description - engine 

management.

Atmospheric pressure will vary with altitude and have a resulting influence on the calculations performed by the ECM 
in determining the optimum engine operating conditions to minimise emissions. The following are approximate 
atmospheric pressures for the corresponding altitudes:

l

0.96 bar at sea level

l

0.70 bar at 2,750 m (9,000 ft.)

Measurement

Normal catalyst

Defective catalyst

Pre-catalytic heated oxygen sensors

~ 100 to 900 mV switching @ ~ 0.5 

Hz

~ 100 to 900 mV switching @ ~ 0.5 Hz

Post-catalytic heated oxygen sensors

~ 200 to 650 mV, static or slowly 

changing

~ 200 to 850 mV, changing up to same 

frequency as pre-catalytic heated oxygen 

sensors

Amplitude ratio (LH HO

2

 sensors & RH 

HO

2

 sensors)

<0.3 seconds

>0.6 seconds (needs to be approximately 

0.75 seconds for single catalyst fault)

Number of speed/load monitoring areas 
exceeded (LH & RH)

0

>1 (needs to be 3 for fault storage)

EMISSION CONTROL - V8

17-2-38 DESCRIPTION AND OPERATION

Evaporative emission control operation

Fuel vapour is stored in the activated charcoal (EVAP) canister for retention when the vehicle is not operating. When 
the vehicle is operating, fuel vapour is drawn from the canister into the engine via a purge control valve. The vapour 
is then delivered to the intake plenum chamber to be supplied to the engine cylinders where it is burned in the 
combustion process.

During fuel filling the fuel vapour displaced from the fuel tank is allowed to escape to atmosphere, valves within the 
fuel filler prevent any vapour escaping through to the EVAP canister as this can adversely affect the fuel cut-off height. 
Only fuel vapour generated whilst driving is prevented from escaping to atmosphere by absorption into the charcoal 
canister. The fuel filler shuts off to leave the tank approximately 10% empty to ensure the ROVs are always above 
the fuel level and so vapour can escape to the EVAP canister and the tank can breathe. The back pressures normally 
generated during fuel filling are too low to open the pressure relief valve, but vapour pressures accumulated during 
driving are higher and can open the pressure relief valve. Should the vehicle be overturned, the ROVs shut off to 
prevent any fuel spillage.

Fuel vapour generated from within the fuel tank as the fuel heats up is stored in the tank until the pressure exceeds 
the operating pressure of the two-way valve. When the two-way valve opens, the fuel vapour passes along the vent 
line from the fuel tank (via the fuel tank vapour separator) to the evaporation inlet port of the EVAP canister. The fuel 
tank vents between 5.17 and 6.9 kPa.

Fuel vapour evaporating from the fuel tank is routed to the EVAP canister through the fuel vapour separator and vent 
line. Liquid fuel must not be allowed to contaminate the charcoal in the EVAP canister. To prevent this, the fuel vapour 
separator fitted to the fuel neck allows fuel to drain back into the tank. As the fuel vapour cools, it condenses and is 
allowed to flow back into the fuel tank from the vent line by way of the two-way valve.

The EVAP canister contains charcoal which absorbs and stores fuel vapour from the fuel tank while the engine is not 
running. When the canister is not being purged, the fuel vapour remains in the canister and clean air exits the canister 
via the air inlet port.

The engine management ECM controls the electrical output signal to the purge valve. The system will not work 
properly if there is leakage or clogging within the system or if the purge valve cannot be controlled.
 

 + 

 ENGINE MANAGEMENT SYSTEM - V8, DESCRIPTION AND OPERATION, Description - engine 

management.

When the engine is running, the ECM decides when conditions are correct for vapour to be purged from the EVAP 
canister and opens the canister purge valve. This connects a manifold vacuum line to the canister and fuel vapour 
containing the hydrocarbons is drawn from the canister's charcoal element to be burned in the engine. Clean air is 
drawn into the canister through the atmosphere vent port to fill the displaced volume of vapour.

The purge valve remains closed below preset coolant and engine speed values to protect the engine tune and 
catalytic converter performance. If the EVAP canister was purged during cold running or at idling speed, the additional 
enrichment in the fuel mixture would delay the catalytic converter light off time and cause erratic idle. When the purge 
valve is opened, fuel vapour from the EVAP canister is drawn into the plenum chamber downside of the throttle 
housing, to be delivered to the combustion chambers for burning.

The purge valve is opened and closed in accordance with a pulse width modulated (PWM) signal supplied from the 
engine management ECM. The system will not work properly if the purge valve cannot be controlled. Possible failure 
modes associated with the purge valve are listed below:

l

Valve drive open circuit.

l

Short circuit to vehicle supply or ground.

l

Purge valve or pipework blocked or restricted.

l

Purge valve stuck open.

l

Pipework joints leaking or disconnected.

 

 

 

 

 

 

 

Content   ..  457  458  459  460   ..