Audi Workshop Service and Repair Manuals

Air Flow Meter/Sensor: Description and Operation

MPI Air Mass Sensor

The air mass sensor, located on the rear of the intake manifold, measures the flow of air into the engine without the use of moving parts that interfere
with the air flow. Unlike a flap type air flow sensor which only measures the volume of air flow, an air mass sensor measures the actual mass per unit
time of air entering the engine. This is a more accurate means of measurement because any given volume contains different quantities of air depending
on the air density.

In the air mass sensor, a platinum wire filament, located in the bypass duct of the sensor housing, is heated by an electrical current. As intake air passes
over the hot wire, the wire is cooled causing a decrease in the resistance. When this happens, more current is required to maintain the hot wire at the
reference temperature (approximately 356~F/180~C above the intake air temperature). At idle, very little air passes over the wire and the cooling effect
is small. Resistance through the wire is high and very little additional current is required to maintain its temperature. As the throttle is opened and the air
flow over the hot wire increases, the cooling effect also increases, and more current is required to maintain its temperature. The ECU measures the
current through the wire and uses this information to calculate the mass of air entering the engine.

The platinum wire has a positive temperature coefficient. This means that its resistance increases with increasing temperature, and that at any given
temperature, the wire will have a specific resistance value. Using Ohms law (V=IR: V=voltage; I=current; and R=resistance), and a little bit of algebra,
the wires resistance can be calculated by measuring the voltage across it and the current through it. The hot wire is maintained at 356~F (180~C) above
the temperature of the intake air. If the intake air temperature is 74~F, the temperature of the wire filament will be 430~F (reference temperature). The
resistance through the wire at this temperature is "R", which is equal to the voltage divided by the current (R=V/I). As air passes over the wire, its
temperature and resistance drop and the current increases. The ECU responds by increasing the applied voltage until the ratio of voltage/current is again
equal to "R". When this equilibrium is reached, the ECU "knows" that the temperature of the wire is the correct reference temperature of 430~F. At this
point the measured current through the circuit is compared to a reference value stored in the computer memory. The difference between the measured
current and the reference value represents the mass per unit time (kilograms/second) of air entering the engine. The ECU monitors the voltage and
current, and constantly adjusts the voltage so that the ratio of voltage/current is always equal to the resistance of the hot wire at the correct reference
temperature. 

The hot wire is located in the bypass duct because the velocity of air in the smaller passage is directly proportional to, but much greater than that of the
air flowing through the larger main intake passage. For any incremental change of velocity in the main passage, a proportionally larger change in velocity
occurs in the bypass duct. Measuring the air flow in the bypass duct makes the sensor more sensitive to changes in the total air flow, and subsequently
more accurate.

Since the temperature of the air entering the sensor housing influences the cooling effect it will have on the hot wire, a temperature sensor is incorporated
into the air mass sensor. The ECU uses information from the temperature sensor to determine the reference temperature for the hot wire, and the
corresponding value of "R".

The sensor also has a potentiometer built into it to allow adjustment of the air/fuel ratio (CO adjustment).
 

SELF CLEANING

    Dirt, dust or other contamination can adversely affect the operation of the air mass sensor. For this reason, the ECU will heat the platinum wire to
approx. 1,832~F (1,000~C) for 1 second, each time the ignition is switched off, to burn off any contamination. This burn off will occur only if the engine
coolant temperature is above approx. 140~F (60~C), and engine speed has exceeded 2,000 rpm for at least 3 seconds.