Table of Content
Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii
Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . xi
Chapter 1: A Review of Electricity
and Electronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Electrical Circuits versus
Electronic Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Electron Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Electrical Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Electrical Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Polarity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Circuit Faults . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Semiconductors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Integrated Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
The Digital Age . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Chapter 2: Computers in Cars . . . . . . 43
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Why Computers? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
How Computers Work . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Functions of the Engine Computer . . . . . . 62
Controlling Exhaust Gasses . . . . . . . . . . . 64
Closed-Loop and Open-Loop
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
The PCM and Exhaust Emissions . . . . . . 67
Attitude of the Technician . . . . . . . . . . . . . 67
System Diagnosis and Service . . . . . . . . . 67
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Chapter 3: Common Components
for Computerized Engine
Control Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Common Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Sensing Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Actuators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
System Diagnosis and Service . . . . . . . . 102
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Chapter 4: Common Operating
Principles for Computerized
Engine Control Systems . . . . . . . . . . 109
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
Fuel Volatility and Fuel Octane . . . . . . . . 110
Electronic Fuel Injection System
Operating Principles . . . . . . . . . . . . . . 111
Ignition System Operating
Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Emission-Control Systems . . . . . . . . . . . 132
Variable Valve Timing . . . . . . . . . . . . . . . 138
42 V Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Chapter 5: Diagnostic Concepts . . . . 145
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Types of Faults . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Diagnostic Trouble Codes . . . . . . . . . . . . 146
Data Streams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Functional Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Technical Service Bulletins . . . . . . . . . . . 148
Pinpoint Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Flowcharts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Electrical Schematics . . . . . . . . . . . . . . . 155
Other General Diagnostic
Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Chapter 6: Diagnostic Equipment . . . 159
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Scan Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Breakout Boxes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Non-Powered Test Lights . . . . . . . . . . . . 164
Logic Probes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Digital Volt/Ohm Meters. . . . . . . . . . . . . . 166
Digital Storage Oscilloscopes . . . . . . . . . 175
Safety Considerations When Using
A DVOM or DSO . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
Gas Analyzers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Chapter 7: Exhaust Gas Analysis . . . 195
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Theory of Gas Analysis . . . . . . . . . . . . . . 195
Measured Gasses . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Gas Analyzers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
Diagnosing with the Gasses . . . . . . . . . . 206
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Chapter 8: Understanding OBD II . . . 213
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
CARB/EPA/SAE/OBD Background . . . . . 213
Why OBD II? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
What Does OBD II Do? . . . . . . . . . . . . . . 214
Diagnostic Management Software . . . . . 215
Standardization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
OBD II Monitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
The Ten Global Modes of OBD II . . . . . . 235
Cold Start Emissions Reduction . . . . . . . 239
Reducing the Escape of HC
Emissions During Refueling . . . . . . . . 240
OBD III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
Chapter 9: Multiplexing Concepts . . . 245
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Multiplexing Overview . . . . . . . . . . . . . . . 245
Multiplex System Designs . . . . . . . . . . . . 248
Multiplexing Protocols . . . . . . . . . . . . . . . 250
Communication on a J1850 VPW
Data Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Communication on a CAN
Data Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
Multiplexing Variations. . . . . . . . . . . . . . . 256
Fiber Optic Protocols . . . . . . . . . . . . . . . 258
Other Bosch Protocols . . . . . . . . . . . . . . 258
Diagnosis of Multiplexed Circuits . . . . . . 259
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
Chapter 10: General Motors’
Electronic Engine Controls . . . . . . . . 263
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
Powertrain Control Module . . . . . . . . . . . 264
Operating Modes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
Fuel Management Systems . . . . . . . . . . 277
Idle Speed Control . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
Spark Management Systems . . . . . . . . . 290
Emission Control Systems . . . . . . . . . . . 301
Other PCM-Controlled Systems . . . . . . . 310
Body Control Module . . . . . . . . . . . . . . . 316
System Diagnosis and Service . . . . . . . . 320
PCM, PROM, and CALPAK Service . . . . 323
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
Chapter 11: Advanced General
Motors Engine Controls . . . . . . . . . . 331
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
Northstar Engine Overview . . . . . . . . . . . 332
Northstar Inputs/Outputs . . . . . . . . . . . . . 336
Cadillac LH2 Northstar Upgrades . . . . . . 347
Cadillac HFV6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
GM Generation III Small-Block V8s . . . . . 351
GM Generation IV Small-Block V8s . . . . 354
GM Active Fuel Management
System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
Flywheel Alternator Starter System . . . . 356
Belt Alternator Starter System . . . . . . . . 361
Chevrolet Volt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
GM Voice-Recognition/ Navigational
System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
System Diagnosis and Service . . . . . . . . 365
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
Chapter 12: Ford’s Electronic
Engine Control IV (EEC IV) . . . . . . . . 371
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
Powertrain Control Module . . . . . . . . . . . 372
Operating Modes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
Fuel Management Systems . . . . . . . . . . 398
Idle Speed Control . . . . . . . . . . . . . . . . . 402
Spark Management Systems . . . . . . . . . 403
Emission Control Systems . . . . . . . . . . . 414
Other PCM-Controlled Systems . . . . . . . 420
System Diagnosis and Service . . . . . . . . 425
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . 436
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436
Chapter 13: Ford’s Electronic
Engine Control V (EEC V) . . . . . . . . . 439
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439
Engine Controls Inputs . . . . . . . . . . . . . . 440
Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
Fuel Management Systems . . . . . . . . . . 443
Idle Speed Control . . . . . . . . . . . . . . . . . 446
Ignition Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447
Emission Control Systems . . . . . . . . . . . 448
Advanced Ford Computer
System Features . . . . . . . . . . . . . . . . . 452
Body Control Modules . . . . . . . . . . . . . . . 460
Voice Recognition/Navigational
Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461
AdvanceTrac™ System . . . . . . . . . . . . . . 462
EcoBoost Engine . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463
CVPI Fire-Suppression System . . . . . . . 463
System Diagnosis and Service . . . . . . . . 464
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . 466
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466
Chapter 14: Chrysler Corporation
Fuel Injection Systems . . . . . . . . . . . 469
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469
Powertrain Control Module . . . . . . . . . . . 470
Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475
Fuel Management Systems . . . . . . . . . . 488
Idle Speed Control . . . . . . . . . . . . . . . . . 491
Spark Management Systems . . . . . . . . . 492
Emission Control Systems . . . . . . . . . . . 495
Other PCM-Controlled Systems . . . . . . . 497
Chrysler Multiplexing Systems . . . . . . . . 499
Advanced Chrysler Electronic
Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499
System Diagnosis and Service . . . . . . . . 502
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . 506
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506
Chapter 15: European (Bosch)
Engine Control Systems . . . . . . . . . . 509
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509
System Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510
Continuous Injection System. . . . . . . . . . 513
Pulsed Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514
Motronic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516
Electronic Control Unit . . . . . . . . . . . . . . 516
Operating Modes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519
Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521
Outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524
Bosch Obd II Update . . . . . . . . . . . . . . . . 533
System Diagnosis and Service . . . . . . . . 534
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . 535
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535
Chapter 16: Asian Computer
Control Systems . . . . . . . . . . . . . . . . 539
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539
Nissan: Electronic Concentrated
Control System (ECCS) . . . . . . . . . . . 540
Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542
Outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549
System Diagnosis and Service . . . . . . . . 553
Toyota Computer-Controlled
System (TCCS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554
Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554
Outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557
System Diagnosis and Service . . . . . . . . 564
Honda: Programmed Fuel
Injection (PGM-FI) . . . . . . . . . . . . . . . 565
Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565
Outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569
Honda’s VTEC Systems . . . . . . . . . . . . . 573
System Diagnosis and Service . . . . . . . . 578
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 579
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . 579
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 579
Chapter 17: Alternative Power
Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 583
Honda Insight, Civic, and Accord
Hybrids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585
Toyota Hybrid System . . . . . . . . . . . . . . . 588
Ford Escape Hybrid . . . . . . . . . . . . . . . . 593
Allison Two-Mode Hybrids . . . . . . . . . . . . 595
Fuel Cell Vehicles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595
Flexible Fuel Vehicles . . . . . . . . . . . . . . . 599
System Diagnosis and Service . . . . . . . . 600
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . 601
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601
Chapter 18: Approach
to Diagnostics . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
Key Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
Narrowing Down the Area
of the Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
Pinpoint Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609
Diagnosing Intermittent Symptoms . . . . . 614
Testing Catalytic Converters . . . . . . . . . . 615
EVAP System Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . 618
Diagnosing Air/Fuel Ratio Problems . . . . 620
Diagnosing an Emission
Test Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623
Reprogramming a Computer . . . . . . . . . . 626
The Three Essential Tools of Electronic
System Diagnosis . . . . . . . . . . . . . . . . 629
Other Diagnostic Resources . . . . . . . . . . 630
Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630
Diagnostic Exercise . . . . . . . . . . . . . . . . . 631
Review Questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631
Appendix A: Terms and Acronyms . . . 635
Appendix B: Automotive-Related
Web Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . 643
Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 663