src/FDM/JSBSim/models/propulsion/FGPiston.cpp

   1 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
   2
   3  Module:       FGPiston.cpp
   4  Author:       Jon S. Berndt, JSBSim framework
   5                Dave Luff, Piston engine model
   6                Ronald Jensen, Piston engine model
   7  Date started: 09/12/2000
   8  Purpose:      This module models a Piston engine
   9
  10  ------------- Copyright (C) 2000  Jon S. Berndt (jon@jsbsim.org) --------------
  11
  12  This program is free software; you can redistribute it and/or modify it under
  13  the terms of the GNU Lesser General Public License as published by the Free Software
  14  Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any later
  15  version.
  16
  17  This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  18  ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS
  19  FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU Lesser General Public License for more
  20  details.
  21
  22  You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License along with
  23  this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple
  24  Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
  25
  26  Further information about the GNU Lesser General Public License can also be found on
  27  the world wide web at http://www.gnu.org.
  28
  29 FUNCTIONAL DESCRIPTION
  30 --------------------------------------------------------------------------------
  31
  32 This class descends from the FGEngine class and models a Piston engine based on
  33 parameters given in the engine config file for this class
  34
  35 HISTORY
  36 --------------------------------------------------------------------------------
  37 09/12/2000  JSB  Created
  38
  39 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  40 INCLUDES
  41 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
  42
  43 #include <iostream>
  44 #include <sstream>
  45
  46 #include "FGPiston.h"
  47 #include "FGPropeller.h"
  48 #include "input_output/FGXMLElement.h"
  49
  50 using namespace std;
  51
  52 namespace JSBSim {
  53
  54 static const char *IdSrc = "$Id: FGPiston.cpp,v 1.72 2013/11/24 11:40:57 bcoconni Exp $";
  55 static const char *IdHdr = ID_PISTON;
  56
  57 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  58 CLASS IMPLEMENTATION
  59 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
  60
  61 FGPiston::FGPiston(FGFDMExec* exec, Element* el, int engine_number, struct Inputs& input)
  62   : FGEngine(exec, el, engine_number, input),
  63   R_air(287.3),                  // Gas constant for air J/Kg/K
  64   rho_fuel(800),                 // estimate
  65   calorific_value_fuel(47.3e6),  // J/Kg
  66   Cp_air(1005),                  // Specific heat (constant pressure) J/Kg/K
  67   Cp_fuel(1700),
  68   standard_pressure(101320.73)
  69 {
  70   Element *table_element;
  71   string token;
  72   string name="";
  73
  74   // Defaults and initializations
  75
  76   Type = etPiston;
  77
  78   // These items are read from the configuration file
  79   // Defaults are from a Lycoming O-360, more or less
  80
  81   Cycles = 4;
  82   IdleRPM = 600;
  83   MaxRPM = 2800;
  84   Displacement = 360;
  85   SparkFailDrop = 1.0;
  86   MaxHP = 200;
  87   MinManifoldPressure_inHg = 6.5;
  88   MaxManifoldPressure_inHg = 28.5;
  89   ManifoldPressureLag=1.0;
  90   ISFC = -1;
  91   volumetric_efficiency = 0.85;
  92   Bore = 5.125;
  93   Stroke = 4.375;
  94   Cylinders = 4;
  95   CylinderHeadMass = 2; //kg
  96   CompressionRatio = 8.5;
  97   Z_airbox = -999;
  98   Ram_Air_Factor = 1;
  99   PeakMeanPistonSpeed_fps = 100;
 100   FMEPDynamic= 18400;
 101   FMEPStatic = 46500;
 102   Cooling_Factor = 0.5144444;
 103   StaticFriction_HP = 1.5;
 104   StarterGain = 1.;
 105   StarterTorque = -1.;
 106   StarterRPM = -1.;
 107
 108   // These are internal program variables
 109
 110   Lookup_Combustion_Efficiency = 0;
 111   Mixture_Efficiency_Correlation = 0;
 112   crank_counter = 0;
 113   Magnetos = 0;
 114   minMAP = 21950;
 115   maxMAP = 96250;
 116
 117   ResetToIC();
 118
 119   // Supercharging
 120   BoostSpeeds = 0;  // Default to no supercharging
 121   BoostSpeed = 0;
 122   Boosted = false;
 123   BoostOverride = 0;
 124   BoostManual = 0;
 125   bBoostOverride = false;
 126   bTakeoffBoost = false;
 127   TakeoffBoost = 0.0;   // Default to no extra takeoff-boost
 128   BoostLossFactor = 0.0;   // Default to free boost
 129
 130   int i;
 131   for (i=0; i<FG_MAX_BOOST_SPEEDS; i++) {
 132     RatedBoost[i] = 0.0;
 133     RatedPower[i] = 0.0;
 134     RatedAltitude[i] = 0.0;
 135     BoostMul[i] = 1.0;
 136     RatedMAP[i] = 100000;
 137     RatedRPM[i] = 2500;
 138     TakeoffMAP[i] = 100000;
 139   }
 140   for (i=0; i<FG_MAX_BOOST_SPEEDS-1; i++) {
 141     BoostSwitchAltitude[i] = 0.0;
 142     BoostSwitchPressure[i] = 0.0;
 143   }
 144
 145   // Read inputs from engine data file where present.
 146
 147   if (el->FindElement("minmp"))
 148     MinManifoldPressure_inHg = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("minmp","INHG");
 149   if (el->FindElement("maxmp"))
 150     MaxManifoldPressure_inHg = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("maxmp","INHG");
 151   if (el->FindElement("man-press-lag"))
 152     ManifoldPressureLag = el->FindElementValueAsNumber("man-press-lag");
 153   if (el->FindElement("displacement"))
 154     Displacement = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("displacement","IN3");
 155   if (el->FindElement("maxhp"))
 156     MaxHP = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("maxhp","HP");
 157   if (el->FindElement("static-friction"))
 158     StaticFriction_HP = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("static-friction","HP");
 159   if (el->FindElement("sparkfaildrop"))
 160     SparkFailDrop = Constrain(0, 1 - el->FindElementValueAsNumber("sparkfaildrop"), 1);
 161   if (el->FindElement("cycles"))
 162     Cycles = el->FindElementValueAsNumber("cycles");
 163   if (el->FindElement("idlerpm"))
 164     IdleRPM = el->FindElementValueAsNumber("idlerpm");
 165   if (el->FindElement("maxrpm"))
 166     MaxRPM = el->FindElementValueAsNumber("maxrpm");
 167   if (el->FindElement("maxthrottle"))
 168     MaxThrottle = el->FindElementValueAsNumber("maxthrottle");
 169   if (el->FindElement("minthrottle"))
 170     MinThrottle = el->FindElementValueAsNumber("minthrottle");
 171   if (el->FindElement("bsfc"))
 172     ISFC = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("bsfc", "LBS/HP*HR");
 173   if (el->FindElement("volumetric-efficiency"))
 174     volumetric_efficiency = el->FindElementValueAsNumber("volumetric-efficiency");
 175   if (el->FindElement("compression-ratio"))
 176     CompressionRatio = el->FindElementValueAsNumber("compression-ratio");
 177   if (el->FindElement("bore"))
 178     Bore = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("bore","IN");
 179   if (el->FindElement("stroke"))
 180     Stroke = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("stroke","IN");
 181   if (el->FindElement("cylinders"))
 182     Cylinders = el->FindElementValueAsNumber("cylinders");
 183   if (el->FindElement("cylinder-head-mass"))
 184     CylinderHeadMass = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("cylinder-head-mass","KG");
 185   if (el->FindElement("air-intake-impedance-factor"))
 186     Z_airbox = el->FindElementValueAsNumber("air-intake-impedance-factor");
 187   if (el->FindElement("ram-air-factor"))
 188     Ram_Air_Factor  = el->FindElementValueAsNumber("ram-air-factor");
 189   if (el->FindElement("cooling-factor"))
 190     Cooling_Factor  = el->FindElementValueAsNumber("cooling-factor");
 191   if (el->FindElement("starter-rpm"))
 192     StarterRPM  = el->FindElementValueAsNumber("starter-rpm");
 193   if (el->FindElement("starter-torque"))
 194     StarterTorque  = el->FindElementValueAsNumber("starter-torque");
 195   if (el->FindElement("dynamic-fmep"))
 196     FMEPDynamic= el->FindElementValueAsNumberConvertTo("dynamic-fmep","PA");
 197   if (el->FindElement("static-fmep"))
 198     FMEPStatic = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("static-fmep","PA");
 199   if (el->FindElement("peak-piston-speed"))
 200     PeakMeanPistonSpeed_fps  = el->FindElementValueAsNumber("peak-piston-speed");
 201   if (el->FindElement("numboostspeeds")) { // Turbo- and super-charging parameters
 202     BoostSpeeds = (int)el->FindElementValueAsNumber("numboostspeeds");
 203     if (el->FindElement("boostoverride"))
 204       BoostOverride = (int)el->FindElementValueAsNumber("boostoverride");
 205     if (el->FindElement("boostmanual"))
 206       BoostManual = (int)el->FindElementValueAsNumber("boostmanual");
 207     if (el->FindElement("takeoffboost"))
 208       TakeoffBoost = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("takeoffboost", "PSI");
 209     if (el->FindElement("boost-loss-factor"))
 210       BoostLossFactor = el->FindElementValueAsNumber("boost-loss-factor");
 211     if (el->FindElement("ratedboost1"))
 212       RatedBoost[0] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedboost1", "PSI");
 213     if (el->FindElement("ratedboost2"))
 214       RatedBoost[1] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedboost2", "PSI");
 215     if (el->FindElement("ratedboost3"))
 216       RatedBoost[2] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedboost3", "PSI");
 217     if (el->FindElement("ratedpower1"))
 218       RatedPower[0] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedpower1", "HP");
 219     if (el->FindElement("ratedpower2"))
 220       RatedPower[1] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedpower2", "HP");
 221     if (el->FindElement("ratedpower3"))
 222       RatedPower[2] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedpower3", "HP");
 223     if (el->FindElement("ratedrpm1"))
 224       RatedRPM[0] = el->FindElementValueAsNumber("ratedrpm1");
 225     if (el->FindElement("ratedrpm2"))
 226       RatedRPM[1] = el->FindElementValueAsNumber("ratedrpm2");
 227     if (el->FindElement("ratedrpm3"))
 228       RatedRPM[2] = el->FindElementValueAsNumber("ratedrpm3");
 229     if (el->FindElement("ratedaltitude1"))
 230       RatedAltitude[0] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedaltitude1", "FT");
 231     if (el->FindElement("ratedaltitude2"))
 232       RatedAltitude[1] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedaltitude2", "FT");
 233     if (el->FindElement("ratedaltitude3"))
 234       RatedAltitude[2] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedaltitude3", "FT");
 235   }
 236
 237   while((table_element = el->FindNextElement("table")) != 0) {
 238     name = table_element->GetAttributeValue("name");
 239     try {
 240       if (name == "COMBUSTION") {
 241         Lookup_Combustion_Efficiency = new FGTable(PropertyManager, table_element);
 242       } else if (name == "MIXTURE") {
 243         Mixture_Efficiency_Correlation = new FGTable(PropertyManager, table_element);
 244       } else {
 245         cerr << "Unknown table type: " << name << " in piston engine definition." << endl;
 246       }
 247     } catch (std::string str) {
 248       throw("Error loading piston engine table:" + name + ". " + str);
 249     }
 250   }
 251
 252
 253   volumetric_efficiency_reduced = volumetric_efficiency;
 254
 255   if(StarterRPM < 0.) StarterRPM = 2*IdleRPM;
 256   if(StarterTorque < 0)
 257     StarterTorque = (MaxHP)*0.4; //just a wag.
 258
 259   displacement_SI = Displacement * in3tom3;
 260   RatedMeanPistonSpeed_fps =  ( MaxRPM * Stroke) / (360); // AKA 2 * (RPM/60) * ( Stroke / 12) or 2NS
 261
 262   // Create IFSC to match the engine if not provided
 263   if (ISFC < 0) {
 264       double pmep = 29.92 - MaxManifoldPressure_inHg;
 265       pmep *= inhgtopa  * volumetric_efficiency;
 266       double fmep = (FMEPDynamic * RatedMeanPistonSpeed_fps * fttom + FMEPStatic);
 267       double hp_loss = ((pmep + fmep) * displacement_SI * MaxRPM)/(Cycles*22371);
 268       ISFC = ( 1.1*Displacement * MaxRPM * volumetric_efficiency *(MaxManifoldPressure_inHg / 29.92) ) / (9411 * (MaxHP+hp_loss-StaticFriction_HP));
 269 // cout <<"FMEP: "<< fmep <<" PMEP: "<< pmep << " hp_loss: " <<hp_loss <<endl;
 270   }
 271   if ( MaxManifoldPressure_inHg > 29.9 ) {   // Don't allow boosting with a bogus number
 272       MaxManifoldPressure_inHg = 29.9;
 273   }
 274   minMAP = MinManifoldPressure_inHg * inhgtopa;  // inHg to Pa
 275   maxMAP = MaxManifoldPressure_inHg * inhgtopa;
 276
 277 // For throttle
 278 /*
 279  * Pm = ( Ze / ( Ze + Zi + Zt ) ) * Pa
 280  * Where:
 281  * Pm = Manifold Pressure
 282  * Pa = Ambient Pressre
 283  * Ze = engine impedance, Ze is effectively 1 / Mean Piston Speed
 284  * Zi = airbox impedance
 285  * Zt = throttle impedance
 286  *
 287  * For the calculation below throttle is fully open or Zt = 0
 288  *
 289  *
 290  *
 291  */
 292   if(Z_airbox < 0.0){
 293     double Ze=PeakMeanPistonSpeed_fps/RatedMeanPistonSpeed_fps; // engine impedence
 294     Z_airbox = (standard_pressure *Ze / maxMAP) - Ze; // impedence of airbox
 295   }
 296   // Constant for Throttle impedence
 297   Z_throttle=(PeakMeanPistonSpeed_fps/((IdleRPM * Stroke) / 360))*(standard_pressure/minMAP - 1) - Z_airbox;
 298   //  Z_throttle=(MaxRPM/IdleRPM )*(standard_pressure/minMAP+2); // Constant for Throttle impedence
 299
 300 // Default tables if not provided in the configuration file
 301   if(Lookup_Combustion_Efficiency == 0) {
 302     // First column is thi, second is neta (combustion efficiency)
 303     Lookup_Combustion_Efficiency = new FGTable(12);
 304     *Lookup_Combustion_Efficiency << 0.00 << 0.980;
 305     *Lookup_Combustion_Efficiency << 0.90 << 0.980;
 306     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.00 << 0.970;
 307     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.05 << 0.950;
 308     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.10 << 0.900;
 309     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.15 << 0.850;
 310     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.20 << 0.790;
 311     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.30 << 0.700;
 312     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.40 << 0.630;
 313     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.50 << 0.570;
 314     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.60 << 0.525;
 315     *Lookup_Combustion_Efficiency << 2.00 << 0.345;
 316   }
 317
 318     // First column is Fuel/Air Ratio, second is neta (mixture efficiency)
 319   if( Mixture_Efficiency_Correlation == 0) {
 320     Mixture_Efficiency_Correlation = new FGTable(15);
 321     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.05000 << 0.00000;
 322     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.05137 << 0.00862;
 323     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.05179 << 0.21552;
 324     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.05430 << 0.48276;
 325     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.05842 << 0.70690;
 326     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.06312 << 0.83621;
 327     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.06942 << 0.93103;
 328     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.07786 << 1.00000;
 329     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.08845 << 1.00000;
 330     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.09270 << 0.98276;
 331     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.10120 << 0.93103;
 332     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.11455 << 0.72414;
 333     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.12158 << 0.45690;
 334     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.12435 << 0.23276;
 335     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.12500 << 0.00000;
 336   }
 337
 338   string property_name, base_property_name;
 339   base_property_name = CreateIndexedPropertyName("propulsion/engine", EngineNumber);
 340   property_name = base_property_name + "/power-hp";
 341   PropertyManager->Tie(property_name, &HP);
 342   property_name = base_property_name + "/friction-hp";
 343   PropertyManager->Tie(property_name, &StaticFriction_HP);
 344   property_name = base_property_name + "/bsfc-lbs_hphr";
 345   PropertyManager->Tie(property_name, &ISFC);
 346   property_name = base_property_name + "/starter-norm";
 347   PropertyManager->Tie(property_name, &StarterGain);
 348   property_name = base_property_name + "/volumetric-efficiency";
 349   PropertyManager->Tie(property_name, &volumetric_efficiency);
 350   property_name = base_property_name + "/map-pa";
 351   PropertyManager->Tie(property_name, &MAP);
 352   property_name = base_property_name + "/map-inhg";
 353   PropertyManager->Tie(property_name, &ManifoldPressure_inHg);
 354   property_name = base_property_name + "/air-intake-impedance-factor";
 355   PropertyManager->Tie(property_name, &Z_airbox);
 356   property_name = base_property_name + "/ram-air-factor";
 357   PropertyManager->Tie(property_name, &Ram_Air_Factor);
 358   property_name = base_property_name + "/cooling-factor";
 359   PropertyManager->Tie(property_name, &Cooling_Factor);
 360   property_name = base_property_name + "/boost-speed";
 361   PropertyManager->Tie(property_name, &BoostSpeed);
 362   property_name = base_property_name + "/cht-degF";
 363   PropertyManager->Tie(property_name, this, &FGPiston::getCylinderHeadTemp_degF);
 364   property_name = base_property_name + "/oil-temperature-degF";
 365   PropertyManager->Tie(property_name, this, &FGPiston::getOilTemp_degF);
 366   property_name = base_property_name + "/oil-pressure-psi";
 367   PropertyManager->Tie(property_name, this, &FGPiston::getOilPressure_psi);
 368   property_name = base_property_name + "/egt-degF";
 369   PropertyManager->Tie(property_name, this, &FGPiston::getExhaustGasTemp_degF);
 370   if(BoostLossFactor > 0.0) {
 371     property_name = base_property_name + "/boostloss-factor";
 372     PropertyManager->Tie(property_name, &BoostLossFactor);
 373     property_name = base_property_name + "/boostloss-hp";
 374     PropertyManager->Tie(property_name, &BoostLossHP);
 375   }
 376
 377   // Set up and sanity-check the turbo/supercharging configuration based on the input values.
 378   if (TakeoffBoost > RatedBoost[0]) bTakeoffBoost = true;
 379   for (i=0; i<BoostSpeeds; ++i) {
 380     bool bad = false;
 381     if (RatedBoost[i] <= 0.0) bad = true;
 382     if (RatedPower[i] <= 0.0) bad = true;
 383     if (RatedAltitude[i] < 0.0) bad = true;  // 0.0 is deliberately allowed - this corresponds to unregulated supercharging.
 384     if (i > 0 && RatedAltitude[i] < RatedAltitude[i - 1]) bad = true;
 385     if (bad) {
 386       // We can't recover from the above - don't use this supercharger speed.
 387       BoostSpeeds--;
 388       // TODO - put out a massive error message!
 389       break;
 390     }
 391     // Now sanity-check stuff that is recoverable.
 392     if (i < BoostSpeeds - 1) {
 393       if (BoostSwitchAltitude[i] < RatedAltitude[i]) {
 394         // TODO - put out an error message
 395         // But we can also make a reasonable estimate, as below.
 396         BoostSwitchAltitude[i] = RatedAltitude[i] + 1000;
 397       }
 398       BoostSwitchPressure[i] = GetStdPressure100K(BoostSwitchAltitude[i]) * psftopa;
 399       //cout << "BoostSwitchAlt = " << BoostSwitchAltitude[i] << ", pressure = " << BoostSwitchPressure[i] << '\n';
 400       // Assume there is some hysteresis on the supercharger gear switch, and guess the value for now
 401       BoostSwitchHysteresis = 1000;
 402     }
 403     // Now work out the supercharger pressure multiplier of this speed from the rated boost and altitude.
 404     RatedMAP[i] = standard_pressure + RatedBoost[i] * 6895;  // psi*6895 = Pa.
 405     // Sometimes a separate BCV setting for takeoff or extra power is fitted.
 406     if (TakeoffBoost > RatedBoost[0]) {
 407       // Assume that the effect on the BCV is the same whichever speed is in use.
 408       TakeoffMAP[i] = RatedMAP[i] + ((TakeoffBoost - RatedBoost[0]) * 6895);
 409       bTakeoffBoost = true;
 410     } else {
 411       TakeoffMAP[i] = RatedMAP[i];
 412       bTakeoffBoost = false;
 413     }
 414     BoostMul[i] = RatedMAP[i] / (GetStdPressure100K(RatedAltitude[i]) * psftopa);
 415
 416   }
 417
 418   if (BoostSpeeds > 0) {
 419     Boosted = true;
 420     BoostSpeed = 0;
 421   }
 422   bBoostOverride = (BoostOverride == 1 ? true : false);
 423   bBoostManual   = (BoostManual   == 1 ? true : false);
 424   Debug(0); // Call Debug() routine from constructor if needed
 425 }
 426
 427 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 428
 429 FGPiston::~FGPiston()
 430 {
 431   delete Lookup_Combustion_Efficiency;
 432   delete Mixture_Efficiency_Correlation;
 433   Debug(1); // Call Debug() routine from constructor if needed
 434 }
 435
 436 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 437
 438 void FGPiston::ResetToIC(void)
 439 {
 440   FGEngine::ResetToIC();
 441
 442   ManifoldPressure_inHg = in.Pressure * psftoinhg; // psf to in Hg
 443   MAP = in.Pressure * psftopa;
 444   TMAP = MAP;
 445   double airTemperature_degK = RankineToKelvin(in.Temperature);
 446   OilTemp_degK = airTemperature_degK;
 447   CylinderHeadTemp_degK = airTemperature_degK;
 448   ExhaustGasTemp_degK = airTemperature_degK;
 449   EGT_degC = ExhaustGasTemp_degK - 273;
 450   Thruster->SetRPM(0.0);
 451   RPM = 0.0;
 452   OilPressure_psi = 0.0;
 453   BoostLossHP = 0.;
 454 }
 455
 456 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 457
 458 void FGPiston::Calculate(void)
 459 {
 460   // Input values.
 461
 462   p_amb = in.Pressure * psftopa;
 463   double p = in.TotalPressure * psftopa;
 464   p_ram = (p - p_amb) * Ram_Air_Factor + p_amb;
 465   T_amb = RankineToKelvin(in.Temperature);
 466
 467   RunPreFunctions();
 468
 469   TotalDeltaT = ( in.TotalDeltaT < 1e-9 ) ? 1.0 : in.TotalDeltaT;
 470
 471 /* The thruster controls the engine RPM because it encapsulates the gear ratio and other transmission variables */
 472   RPM = Thruster->GetEngineRPM();
 473
 474   MeanPistonSpeed_fps =  ( RPM * Stroke) / (360); // AKA 2 * (RPM/60) * ( Stroke / 12) or 2NS
 475
 476   IAS = in.Vc;
 477
 478   doEngineStartup();
 479   if (Boosted) doBoostControl();
 480   doMAP();
 481   doAirFlow();
 482   doFuelFlow();
 483
 484   //Now that the fuel flow is done check if the mixture is too lean to run the engine
 485   //Assume lean limit at 22 AFR for now - thats a thi of 0.668
 486   //This might be a bit generous, but since there's currently no audiable warning of impending
 487   //cutout in the form of misfiring and/or rough running its probably reasonable for now.
 488
 489   //  if (equivalence_ratio < 0.668)
 490   //    Running = false;
 491
 492   doEnginePower();
 493   if (IndicatedHorsePower < 0.1250) Running = false;
 494
 495   doEGT();
 496   doCHT();
 497   doOilTemperature();
 498   doOilPressure();
 499
 500   if (Thruster->GetType() == FGThruster::ttPropeller) {
 501     ((FGPropeller*)Thruster)->SetAdvance(in.PropAdvance[EngineNumber]);
 502     ((FGPropeller*)Thruster)->SetFeather(in.PropFeather[EngineNumber]);
 503   }
 504
 505   LoadThrusterInputs();
 506   Thruster->Calculate(HP * hptoftlbssec);
 507
 508   RunPostFunctions();
 509 }
 510
 511 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 512
 513 double FGPiston::CalcFuelNeed(void)
 514 {
 515   FuelExpended = FuelFlowRate * in.TotalDeltaT;
 516   if (!Starved) FuelUsedLbs += FuelExpended;
 517   return FuelExpended;
 518 }
 519
 520 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 521
 522 int FGPiston::InitRunning(void)
 523 {
 524   Magnetos=3;
 525   in.MixtureCmd[EngineNumber] = in.PressureRatio*1.3;
 526   in.MixturePos[EngineNumber] = in.PressureRatio*1.3;
 527   Thruster->SetRPM( 2.0*IdleRPM/Thruster->GetGearRatio() );
 528   Running = true;
 529   return 1;
 530 }
 531
 532 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 533 /**
 534  * Start or stop the engine.
 535  */
 536
 537 void FGPiston::doEngineStartup(void)
 538 {
 539   // Check parameters that may alter the operating state of the engine.
 540   // (spark, fuel, starter motor etc)
 541   bool spark;
 542   bool fuel;
 543   // Check for spark
 544   Magneto_Left = false;
 545   Magneto_Right = false;
 546   // Magneto positions:
 547   // 0 -> off
 548   // 1 -> left only
 549   // 2 -> right only
 550   // 3 -> both
 551   if (Magnetos != 0) {
 552     spark = true;
 553   } else {
 554     spark = false;
 555   }  // neglects battery voltage, master on switch, etc for now.
 556
 557   if ((Magnetos == 1) || (Magnetos > 2)) Magneto_Left = true;
 558   if (Magnetos > 1)  Magneto_Right = true;
 559
 560 // We will 'run' with any fuel flow. If there is not enough fuel to make power it will show in doEnginePower
 561   fuel = FuelFlowRate > 0.0 ? 1 : 0;
 562
 563   // Check if we are turning the starter motor
 564   if (Cranking != Starter) {
 565     // This check saves .../cranking from getting updated every loop - they
 566     // only update when changed.
 567     Cranking = Starter;
 568   }
 569
 570
 571   // Cut the engine *power* - Note: the engine will continue to
 572   // spin depending on prop Ixx and freestream velocity
 573
 574   if ( Running ) {
 575     if (!spark || !fuel)    Running = false;
 576     if (RPM < IdleRPM*0.8 ) Running = false;
 577   } else { // !Running
 578     if ( spark && fuel) {     // start the engine if revs high enough
 579       if (RPM > IdleRPM*0.8)  // This allows us to in-air start
 580         Running = true;       // when windmilling
 581     }
 582   }
 583
 584 }
 585
 586 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 587
 588 /**
 589  * Calculate the Current Boost Speed
 590  *
 591  * This function calculates the current turbo/supercharger boost speed
 592  * based on altitude and the (automatic) boost-speed control valve configuration.
 593  *
 594  * Inputs: p_amb, BoostSwitchPressure, BoostSwitchHysteresis
 595  *
 596  * Outputs: BoostSpeed
 597  */
 598
 599 void FGPiston::doBoostControl(void)
 600 {
 601   if(bBoostManual) {
 602     if(BoostSpeed > BoostSpeeds-1) BoostSpeed = BoostSpeeds-1;
 603     if(BoostSpeed < 0) BoostSpeed = 0;
 604   } else {
 605     if(BoostSpeed < BoostSpeeds - 1) {
 606       // Check if we need to change to a higher boost speed
 607       if(p_amb < BoostSwitchPressure[BoostSpeed] - BoostSwitchHysteresis) {
 608         BoostSpeed++;
 609       }
 610     } if(BoostSpeed > 0) {
 611       // Check if we need to change to a lower boost speed
 612       if(p_amb > BoostSwitchPressure[BoostSpeed - 1] + BoostSwitchHysteresis) {
 613         BoostSpeed--;
 614       }
 615     }
 616   }
 617 }
 618
 619 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 620
 621 /**
 622  * Calculate the manifold absolute pressure (MAP) in inches hg
 623  *
 624  * This function calculates manifold absolute pressure (MAP)
 625  * from the throttle position, turbo/supercharger boost control
 626  * system, engine speed and local ambient air density.
 627  *
 628  * Inputs: p_amb, Throttle,
 629  *         MeanPistonSpeed_fps, dt
 630  *
 631  * Outputs: MAP, ManifoldPressure_inHg, TMAP, BoostLossHP
 632  */
 633
 634 void FGPiston::doMAP(void)
 635 {
 636   double Zt = (1 - in.ThrottlePos[EngineNumber])*(1 - in.ThrottlePos[EngineNumber])*Z_throttle; // throttle impedence
 637   double Ze= MeanPistonSpeed_fps > 0 ? PeakMeanPistonSpeed_fps/MeanPistonSpeed_fps : 999999; // engine impedence
 638
 639   double map_coefficient = Ze/(Ze+Z_airbox+Zt);
 640
 641   // Add a variable lag to manifold pressure changes
 642   double dMAP=(TMAP - p_ram * map_coefficient);
 643   if (ManifoldPressureLag > TotalDeltaT) dMAP *= TotalDeltaT/ManifoldPressureLag;
 644
 645   TMAP -=dMAP;
 646
 647   // Find the mean effective pressure required to achieve this manifold pressure
 648   // Fixme: determine the HP consumed by the supercharger
 649
 650   PMEP = (TMAP - p_amb) * volumetric_efficiency; // Fixme: p_amb should be exhaust manifold pressure
 651
 652   if (Boosted) {
 653     // If takeoff boost is fitted, we currently assume the following throttle map:
 654     // (In throttle % - actual input is 0 -> 1)
 655     // 99 / 100 - Takeoff boost
 656     // In real life, most planes would be fitted with a mechanical 'gate' between
 657     // the rated boost and takeoff boost positions.
 658
 659     bool bTakeoffPos = false;
 660     if (bTakeoffBoost) {
 661       if (in.ThrottlePos[EngineNumber] > 0.98) {
 662         bTakeoffPos = true;
 663       }
 664     }
 665     // Boost the manifold pressure.
 666     double boost_factor = (( BoostMul[BoostSpeed] - 1 ) / RatedRPM[BoostSpeed] ) * RPM + 1;
 667     MAP = TMAP * boost_factor;
 668     // Now clip the manifold pressure to BCV or Wastegate setting.
 669     if(!bBoostOverride) {
 670       if (bTakeoffPos) {
 671         if (MAP > TakeoffMAP[BoostSpeed]) MAP = TakeoffMAP[BoostSpeed];
 672       } else {
 673         if (MAP > RatedMAP[BoostSpeed]) MAP = RatedMAP[BoostSpeed];
 674       }
 675     }
 676   } else {
 677       MAP = TMAP;
 678   }
 679
 680   if( BoostLossFactor > 0.0 )
 681   {
 682       double gamma = 1.414; // specific heat constants
 683       double Nstage = 1; // Nstage is the number of boost stages.
 684       BoostLossHP = ((Nstage * TMAP * v_dot_air * gamma) / (gamma - 1)) * (pow((MAP/TMAP),((gamma-1)/(Nstage * gamma))) - 1) * BoostLossFactor / 745.7 ; // 745.7 convert watt to hp
 685   } else {
 686       BoostLossHP = 0;
 687   }
 688
 689   // And set the value in American units as well
 690   ManifoldPressure_inHg = MAP / inhgtopa;
 691 }
 692
 693 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 694 /**
 695  * Calculate the air flow through the engine.
 696  * Also calculates ambient air density
 697  * (used in CHT calculation for air-cooled engines).
 698  *
 699  * Inputs: p_amb, R_air, T_amb, MAP, Displacement,
 700  *   RPM, volumetric_efficiency,
 701  *
 702  * TODO: Model inlet manifold air temperature.
 703  *
 704  * Outputs: rho_air, m_dot_air, volumetric_efficiency_reduced
 705  */
 706
 707 void FGPiston::doAirFlow(void)
 708 {
 709   double gamma = 1.3; // specific heat constants
 710 // loss of volumentric efficiency due to difference between MAP and exhaust pressure
 711 // Eq 6-10 from The Internal Combustion Engine - Charles Taylor Vol 1
 712   double mratio = MAP < 1. ? CompressionRatio : p_amb/MAP;
 713   if (mratio > CompressionRatio) mratio = CompressionRatio;
 714   double ve =((gamma-1)/gamma) +( CompressionRatio -(mratio))/(gamma*( CompressionRatio - 1));
 715
 716   rho_air = p_amb / (R_air * T_amb);
 717   double swept_volume = (displacement_SI * (RPM/60)) / 2;
 718   volumetric_efficiency_reduced = volumetric_efficiency *ve;
 719   v_dot_air = swept_volume * volumetric_efficiency_reduced;
 720
 721   double rho_air_manifold = MAP / (R_air * T_amb);
 722   m_dot_air = v_dot_air * rho_air_manifold;
 723
 724 }
 725
 726 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 727 /**
 728  * Calculate the fuel flow into the engine.
 729  *
 730  * Inputs: Mixture, thi_sea_level, p_amb, m_dot_air
 731  *
 732  * Outputs: equivalence_ratio, m_dot_fuel
 733  */
 734
 735 void FGPiston::doFuelFlow(void)
 736 {
 737   double thi_sea_level = 1.3 * in.MixturePos[EngineNumber]; // Allows an AFR of infinity:1 to 11.3075:1
 738   equivalence_ratio = thi_sea_level * 101325.0 / p_amb;
 739 //  double AFR = 10+(12*(1-in.Mixture[EngineNumber]));// mixture 10:1 to 22:1
 740 //  m_dot_fuel = m_dot_air / AFR;
 741   m_dot_fuel = (m_dot_air * equivalence_ratio) / 14.7;
 742   FuelFlowRate =  m_dot_fuel * 2.2046;  // kg to lb
 743   if(Starved) // There is no fuel, so zero out the flows we've calculated so far
 744   {
 745     equivalence_ratio = 0.0;
 746     FuelFlowRate = 0.0;
 747     m_dot_fuel = 0.0;
 748   }
 749   FuelFlow_pph = FuelFlowRate  * 3600;  // seconds to hours
 750   FuelFlow_gph = FuelFlow_pph / 6.0;    // Assumes 6 lbs / gallon
 751 }
 752
 753 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 754 /**
 755  * Calculate the power produced by the engine.
 756  *
 757  * Inputs: ManifoldPressure_inHg, p_amb, RPM, T_amb, ISFC,
 758  *   Mixture_Efficiency_Correlation, Cycles, MaxHP, PMEP,
 759  *   MeanPistonSpeed_fps
 760  *
 761  * Outputs: PctPower, HP, FMEP, IndicatedHorsePower
 762  */
 763
 764 void FGPiston::doEnginePower(void)
 765 {
 766   IndicatedHorsePower = -StaticFriction_HP;
 767   FMEP = 0;
 768   if (Running) {
 769     double ME, power;  // Convienience term for use in the calculations
 770     ME = Mixture_Efficiency_Correlation->GetValue(m_dot_fuel/m_dot_air);
 771
 772 // Guestimate engine friction losses from Figure 4.4 of "Engines: An Introduction", John Lumley
 773     FMEP = (-FMEPDynamic * MeanPistonSpeed_fps * fttom - FMEPStatic);
 774
 775     power = 1;
 776
 777     if ( Magnetos != 3 ) power *= SparkFailDrop;
 778
 779
 780     IndicatedHorsePower = (FuelFlow_pph / ISFC )* ME * power - StaticFriction_HP; //FIXME static friction should depend on oil temp and configuration;
 781
 782   } else {
 783     // Power output when the engine is not running
 784     double torque, k_torque, rpm;  // Convienience term for use in the calculations
 785
 786     rpm = RPM < 1.0 ? 1.0 : RPM;
 787     if (Cranking) {
 788       if(RPM<StarterRPM) k_torque = 1.0-RPM/(StarterRPM);
 789       else k_torque = 0;
 790       torque = StarterTorque*k_torque*StarterGain;
 791       IndicatedHorsePower = torque * rpm / 5252;
 792      }
 793   }
 794
 795   // Constant is (1/2) * 60 * 745.7
 796   // (1/2) convert cycles, 60 minutes to seconds, 745.7 watts to hp.
 797   double pumping_hp = ((PMEP + FMEP) * displacement_SI * RPM)/(Cycles*22371);
 798
 799 HP = IndicatedHorsePower + pumping_hp - BoostLossHP;
 800 //  cout << "pumping_hp " <<pumping_hp << FMEP << PMEP <<endl;
 801   PctPower = HP / MaxHP ;
 802 //  cout << "Power = " << HP << "  RPM = " << RPM << "  Running = " << Running << "  Cranking = " << Cranking << endl;
 803 }
 804
 805 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 806 /**
 807  * Calculate the exhaust gas temperature.
 808  *
 809  * Inputs: equivalence_ratio, m_dot_fuel, calorific_value_fuel,
 810  *   Cp_air, m_dot_air, Cp_fuel, m_dot_fuel, T_amb, PctPower
 811  *
 812  * Outputs: combustion_efficiency, ExhaustGasTemp_degK
 813  */
 814
 815 void FGPiston::doEGT(void)
 816 {
 817   double delta_T_exhaust;
 818   double enthalpy_exhaust;
 819   double heat_capacity_exhaust;
 820   double dEGTdt;
 821
 822   if ((Running) && (m_dot_air > 0.0)) {  // do the energy balance
 823     combustion_efficiency = Lookup_Combustion_Efficiency->GetValue(equivalence_ratio);
 824     enthalpy_exhaust = m_dot_fuel * calorific_value_fuel *
 825                               combustion_efficiency * 0.30;
 826     heat_capacity_exhaust = (Cp_air * m_dot_air) + (Cp_fuel * m_dot_fuel);
 827     delta_T_exhaust = enthalpy_exhaust / heat_capacity_exhaust;
 828     ExhaustGasTemp_degK = T_amb + delta_T_exhaust;
 829   } else {  // Drop towards ambient - guess an appropriate time constant for now
 830     combustion_efficiency = 0;
 831     dEGTdt = (RankineToKelvin(in.Temperature) - ExhaustGasTemp_degK) / 100.0;
 832     delta_T_exhaust = dEGTdt * TotalDeltaT;
 833
 834     ExhaustGasTemp_degK += delta_T_exhaust;
 835   }
 836 }
 837
 838 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 839 /**
 840  * Calculate the cylinder head temperature.
 841  *
 842  * Inputs: T_amb, IAS, rho_air, m_dot_fuel, calorific_value_fuel,
 843  *   combustion_efficiency, RPM, MaxRPM, Displacement, Cylinders
 844  *
 845  * Outputs: CylinderHeadTemp_degK
 846  */
 847
 848 void FGPiston::doCHT(void)
 849 {
 850   double h1 = -95.0;
 851   double h2 = -3.95;
 852   double h3 = -140.0; // -0.05 * 2800 (default maxrpm)
 853
 854   double arbitary_area = Displacement/360.0;
 855   double CpCylinderHead = 800.0;
 856   double MassCylinderHead = CylinderHeadMass * Cylinders;
 857
 858   double temperature_difference = CylinderHeadTemp_degK - T_amb;
 859   double v_apparent = IAS * Cooling_Factor;
 860   double v_dot_cooling_air = arbitary_area * v_apparent;
 861   double m_dot_cooling_air = v_dot_cooling_air * rho_air;
 862   double dqdt_from_combustion =
 863     m_dot_fuel * calorific_value_fuel * combustion_efficiency * 0.33;
 864   double dqdt_forced = (h2 * m_dot_cooling_air * temperature_difference) +
 865     (h3 * RPM * temperature_difference / MaxRPM);
 866   double dqdt_free = h1 * temperature_difference * arbitary_area;
 867   double dqdt_cylinder_head = dqdt_from_combustion + dqdt_forced + dqdt_free;
 868
 869   double HeatCapacityCylinderHead = CpCylinderHead * MassCylinderHead;
 870
 871   CylinderHeadTemp_degK +=
 872     (dqdt_cylinder_head / HeatCapacityCylinderHead) * TotalDeltaT;
 873
 874 }
 875
 876 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 877 /**
 878  * Calculate the oil temperature.
 879  *
 880  * Inputs: CylinderHeadTemp_degK, T_amb, OilPressure_psi.
 881  *
 882  * Outputs: OilTemp_degK
 883  */
 884
 885 void FGPiston::doOilTemperature(void)
 886 {
 887   double target_oil_temp;        // Steady state oil temp at the current engine conditions
 888   double time_constant;          // The time constant for the differential equation
 889   double efficiency = 0.667;     // The aproximate oil cooling system efficiency // FIXME: may vary by engine
 890
 891 //  Target oil temp is interpolated between ambient temperature and Cylinder Head Tempurature
 892 //  target_oil_temp = ( T_amb * efficiency ) + (CylinderHeadTemp_degK *(1-efficiency)) ;
 893   target_oil_temp = CylinderHeadTemp_degK + efficiency * (T_amb - CylinderHeadTemp_degK) ;
 894
 895   if (OilPressure_psi > 5.0 ) {
 896     time_constant = 5000 / OilPressure_psi; // Guess at a time constant for circulated oil.
 897                                             // The higher the pressure the faster it reaches
 898                                             // target temperature.  Oil pressure should be about
 899                                             // 60 PSI yielding a TC of about 80.
 900   } else {
 901     time_constant = 1000;  // Time constant for engine-off; reflects the fact
 902                            // that oil is no longer getting circulated
 903   }
 904
 905   double dOilTempdt = (target_oil_temp - OilTemp_degK) / time_constant;
 906
 907   OilTemp_degK += (dOilTempdt * TotalDeltaT);
 908 }
 909
 910 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 911 /**
 912  * Calculate the oil pressure.
 913  *
 914  * Inputs: RPM, MaxRPM, OilTemp_degK
 915  *
 916  * Outputs: OilPressure_psi
 917  */
 918
 919 void FGPiston::doOilPressure(void)
 920 {
 921   double Oil_Press_Relief_Valve = 60; // FIXME: may vary by engine
 922   double Oil_Press_RPM_Max = MaxRPM * 0.75;    // 75% of max rpm FIXME: may vary by engine
 923   double Design_Oil_Temp = 358;          // degK; FIXME: may vary by engine
 924   double Oil_Viscosity_Index = 0.25;
 925
 926   OilPressure_psi = (Oil_Press_Relief_Valve / Oil_Press_RPM_Max) * RPM;
 927
 928   if (OilPressure_psi >= Oil_Press_Relief_Valve) {
 929     OilPressure_psi = Oil_Press_Relief_Valve;
 930   }
 931
 932   OilPressure_psi += (Design_Oil_Temp - OilTemp_degK) * Oil_Viscosity_Index * OilPressure_psi / Oil_Press_Relief_Valve;
 933 }
 934
 935 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 936 //
 937 // This is a local copy of the same function in FGStandardAtmosphere.
 938
 939 double FGPiston::GetStdPressure100K(double altitude) const
 940 {
 941   // Limit this equation to input altitudes of 100000 ft.
 942   if (altitude > 100000.0) altitude = 100000.0;
 943
 944   double alt[5];
 945   const double coef[5] = {  2116.217,
 946                           -7.648932746E-2,
 947                            1.0925498604E-6,
 948                           -7.1135726027E-12,
 949                            1.7470331356E-17 };
 950
 951   alt[0] = 1;
 952   for (int pwr=1; pwr<=4; pwr++) alt[pwr] = alt[pwr-1]*altitude;
 953
 954   double press = 0.0;
 955   for (int ctr=0; ctr<=4; ctr++) press += coef[ctr]*alt[ctr];
 956   return press;
 957 }
 958
 959 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 960
 961 string FGPiston::GetEngineLabels(const string& delimiter)
 962 {
 963   std::ostringstream buf;
 964
 965   buf << Name << " Power Available (engine " << EngineNumber << " in ft-lbs/sec)" << delimiter
 966       << Name << " HP (engine " << EngineNumber << ")" << delimiter
 967       << Name << " equivalent ratio (engine " << EngineNumber << ")" << delimiter
 968       << Name << " MAP (engine " << EngineNumber << " in inHg)" << delimiter
 969       << Thruster->GetThrusterLabels(EngineNumber, delimiter);
 970
 971   return buf.str();
 972 }
 973
 974 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 975
 976 string FGPiston::GetEngineValues(const string& delimiter)
 977 {
 978   std::ostringstream buf;
 979
 980   buf << (HP * hptoftlbssec) << delimiter << HP << delimiter
 981       << equivalence_ratio << delimiter << ManifoldPressure_inHg << delimiter
 982       << Thruster->GetThrusterValues(EngineNumber, delimiter);
 983
 984   return buf.str();
 985 }
 986
 987 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 988 //
 989 //    The bitmasked value choices are as follows:
 990 //    unset: In this case (the default) JSBSim would only print
 991 //       out the normally expected messages, essentially echoing
 992 //       the config files as they are read. If the environment
 993 //       variable is not set, debug_lvl is set to 1 internally
 994 //    0: This requests JSBSim not to output any messages
 995 //       whatsoever.
 996 //    1: This value explicity requests the normal JSBSim
 997 //       startup messages
 998 //    2: This value asks for a message to be printed out when
 999 //       a class is instantiated
1000 //    4: When this value is set, a message is displayed when a
1001 //       FGModel object executes its Run() method
1002 //    8: When this value is set, various runtime state variables
1003 //       are printed out periodically
1004 //    16: When set various parameters are sanity checked and
1005 //       a message is printed out when they go out of bounds
1006
1007 void FGPiston::Debug(int from)
1008 {
1009   if (debug_lvl <= 0) return;
1010
1011   if (debug_lvl & 1) { // Standard console startup message output
1012     if (from == 0) { // Constructor
1013
1014       cout << "\n    Engine Name: "         << Name << endl;
1015       cout << "      MinManifoldPressure: " << MinManifoldPressure_inHg << endl;
1016       cout << "      MaxManifoldPressure: " << MaxManifoldPressure_inHg << endl;
1017       cout << "      MinMaP (Pa):         " << minMAP << endl;
1018       cout << "      MaxMaP (Pa):         " << maxMAP << endl;
1019       cout << "      Displacement: "        << Displacement             << endl;
1020       cout << "      Bore: "                << Bore                     << endl;
1021       cout << "      Stroke: "              << Stroke                   << endl;
1022       cout << "      Cylinders: "           << Cylinders                << endl;
1023       cout << "      Cylinders Head Mass: " << CylinderHeadMass         << endl;
1024       cout << "      Compression Ratio: "   << CompressionRatio         << endl;
1025       cout << "      MaxHP: "               << MaxHP                    << endl;
1026       cout << "      Cycles: "              << Cycles                   << endl;
1027       cout << "      IdleRPM: "             << IdleRPM                  << endl;
1028       cout << "      MaxRPM: "              << MaxRPM                   << endl;
1029       cout << "      Throttle Constant: "   << Z_throttle               << endl;
1030       cout << "      ISFC: "                << ISFC                     << endl;
1031       cout << "      Volumetric Efficiency: " << volumetric_efficiency    << endl;
1032       cout << "      PeakMeanPistonSpeed_fps: " << PeakMeanPistonSpeed_fps << endl;
1033       cout << "      Intake Impedance Factor: " << Z_airbox << endl;
1034       cout << "      Dynamic FMEP Factor: " << FMEPDynamic << endl;
1035       cout << "      Static FMEP Factor: " << FMEPStatic << endl;
1036
1037       cout << "      Starter Motor Torque: " << StarterTorque << endl;
1038       cout << "      Starter Motor RPM:    " << StarterRPM << endl;
1039
1040       cout << endl;
1041       cout << "      Combustion Efficiency table:" << endl;
1042       Lookup_Combustion_Efficiency->Print();
1043       cout << endl;
1044
1045       cout << endl;
1046       cout << "      Mixture Efficiency Correlation table:" << endl;
1047       Mixture_Efficiency_Correlation->Print();
1048       cout << endl;
1049
1050     }
1051   }
1052   if (debug_lvl & 2 ) { // Instantiation/Destruction notification
1053     if (from == 0) cout << "Instantiated: FGPiston" << endl;
1054     if (from == 1) cout << "Destroyed:    FGPiston" << endl;
1055   }
1056   if (debug_lvl & 4 ) { // Run() method entry print for FGModel-derived objects
1057   }
1058   if (debug_lvl & 8 ) { // Runtime state variables
1059   }
1060   if (debug_lvl & 16) { // Sanity checking
1061   }
1062   if (debug_lvl & 64) {
1063     if (from == 0) { // Constructor
1064       cout << IdSrc << endl;
1065       cout << IdHdr << endl;
1066     }
1067   }
1068 }
1069 } // namespace JSBSim