Dodge Workshop Service and Repair Manuals

Powertrain Control Module: Description and Operation

Hardware

HARDWARE ARCHITECTURE

The design of the Powertrain Control Module (PCM) can be broken up into about eight major sections. The main microcontroller, a Motorola
MC68HC16Z2, is attached to a 256k byte memory device (flash memory) which is programmed after manufacture of the module. (This memory
can be reprogrammed at the factory or at a dealership. The MC68HC11D3 and MC68HC11K4 microcomputers have memories which are
permanently programmed during their manufacture, and therefore cannot be reprogrammed.)

The microcomputers communicate over a bus which allows for rapid transmission of high priority messages. The Z2 executes the primary
powertrain control strategy; transmits fuel and spark requirements to the D3 and K4; communicates with outside devices; and processes 14 analog
inputs and about half of the one bit inputs and outputs. The D3 microcomputer controls fuel injector timing pulses and a small number of one bit
inputs and outputs. The K4 controls spark timing pulses, processes 8 analog inputs and a number of one bit inputs and outputs.

Other major sections of the PCM design include the power supply, input conditioning circuits, output driver circuits, serial communication
interface circuits, and a device which controls ignition coil currents.

Software

SOFTWARE ARCHITECTURE

The 68HC16Z2 microcontroller is the main computing unit of the Powertrain Control Module (PCM). The 68HC11D3 and K4 microcontrollers
control fuel and spark respectively. They handle the critical timing requirements of their tasks, communicating with the Z2 using high level
commands.

The Z2 operating system is the heart of the software and was written expressly for this PCM. Every 500 microseconds the Z2 interrupts what it is
doing to perform periodic tasks such as updating sensor inputs values and checking for the occurrence of a crank position pulse. If this pulse is
observed, a program known as the decision maker is executed and performs high priority tasks such as fuel and spark calculations, and RPM
processing. Low priority tasks (i.e. OBDII processing, SCI and CCD communications) are executed during the time between crank pulses.

The Z2 software is divided into a main operating strategy and three separate calibration areas. The main strategy contains information specific to
the various engines and transmissions supported by this PCM. Once installed, the information contained in this area is fixed for a given engine and
transmission. Changes to this data, if required, can be performed only by computer programming personnel. The calibration areas (engine,
transmission and OBDII) contain information relating to emissions, fuel economy and driveability and can be altered directly by calibration
personnel.

Battery Feed

CIRCUIT OPERATION

Circuit A14 from fuse 8 in the Power Distribution Center (PDC) supplies battery voltage to cavity A22 of the Powertrain Control Module (PCM)

Ground

CIRCUIT OPERATION

Circuit Z12 connects to cavities A31 and A32 of the Powertrain Control Module (PCM). The Z12 circuit provides ground for PCM internal
drivers that operate high current devices like the injectors and ignition coil.

Fuel Control

FUEL CONTROL

The Powertrain Control Module (PCM) controls the air/fuel ratio of the engine by varying fuel injector ON time. Mass air flow is calculated using
the speed density method using engine speed, manifold absolute pressure, and air charge temperature.

Different fuel calculation strategies are used dependent on the operational state of the engine. During crank mode, a prime shot fuel pulse is
delivered followed by fuel pulses determined by a crank time strategy. Cold engine operation is determined via an open loop strategy until the O2
sensors have reached operating temperature. At this point, the strategy enters a closed loop mode where fuel requirements are based upon the state
of the O2 sensors, engine speed, MAP, throttle position, air temperature, battery voltage, and coolant temperature.

Additional factors can influence fuel pulse width. Asynchronous acceleration enrichment is a technique whereby the duration of injector ON time
can be increased for injectors already firing, providing improved acceleration response.

The D3 microcomputer controls fuel injector timing in response to high level commands from the Z2 microcomputer. Injector timing with respect
to engine position is determined by the D3 and is transparent to the Z2.

Acceleration Mode

ACCELERATION MODE

This is a closed loop mode. The Powertrain Control Module (PCM) recognizes an increase in throttle position and a decrease in manifold vacuum