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
  49 using namespace std;
  50
  51 namespace JSBSim {
  52
  53 static const char *IdSrc = "$Id: FGPiston.cpp,v 1.68 2011/10/11 15:13:34 jentron Exp $";
  54 static const char *IdHdr = ID_PISTON;
  55
  56 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  57 CLASS IMPLEMENTATION
  58 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
  59
  60 FGPiston::FGPiston(FGFDMExec* exec, Element* el, int engine_number, struct Inputs& input)
  61   : FGEngine(exec, el, engine_number, input),
  62   R_air(287.3),                  // Gas constant for air J/Kg/K
  63   rho_fuel(800),                 // estimate
  64   calorific_value_fuel(47.3e6),  // J/Kg
  65   Cp_air(1005),                  // Specific heat (constant pressure) J/Kg/K
  66   Cp_fuel(1700),
  67   standard_pressure(101320.73)
  68 {
  69   Element *table_element;
  70   string token;
  71   string name="";
  72
  73   // Defaults and initializations
  74
  75   Type = etPiston;
  76
  77   // These items are read from the configuration file
  78   // Defaults are from a Lycoming O-360, more or less
  79
  80   Cycles = 4;
  81   IdleRPM = 600;
  82   MaxRPM = 2800;
  83   Displacement = 360;
  84   SparkFailDrop = 1.0;
  85   MaxHP = 200;
  86   MinManifoldPressure_inHg = 6.5;
  87   MaxManifoldPressure_inHg = 28.5;
  88   ISFC = -1;
  89   volumetric_efficiency = 0.85;
  90   Bore = 5.125;
  91   Stroke = 4.375;
  92   Cylinders = 4;
  93   CylinderHeadMass = 2; //kg
  94   CompressionRatio = 8.5;
  95   Z_airbox = -999;
  96   Ram_Air_Factor = 1;
  97   PeakMeanPistonSpeed_fps = 100;
  98   FMEPDynamic= 18400;
  99   FMEPStatic = 46500;
 100   Cooling_Factor = 0.5144444;
 101   StaticFriction_HP = 1.5;
 102
 103   // These are internal program variables
 104
 105   Lookup_Combustion_Efficiency = 0;
 106   Mixture_Efficiency_Correlation = 0;
 107   crank_counter = 0;
 108   Magnetos = 0;
 109   minMAP = 21950;
 110   maxMAP = 96250;
 111
 112   ResetToIC();
 113
 114   // Supercharging
 115   BoostSpeeds = 0;  // Default to no supercharging
 116   BoostSpeed = 0;
 117   Boosted = false;
 118   BoostOverride = 0;
 119   BoostManual = 0;
 120   bBoostOverride = false;
 121   bTakeoffBoost = false;
 122   TakeoffBoost = 0.0;   // Default to no extra takeoff-boost
 123   int i;
 124   for (i=0; i<FG_MAX_BOOST_SPEEDS; i++) {
 125     RatedBoost[i] = 0.0;
 126     RatedPower[i] = 0.0;
 127     RatedAltitude[i] = 0.0;
 128     BoostMul[i] = 1.0;
 129     RatedMAP[i] = 100000;
 130     RatedRPM[i] = 2500;
 131     TakeoffMAP[i] = 100000;
 132   }
 133   for (i=0; i<FG_MAX_BOOST_SPEEDS-1; i++) {
 134     BoostSwitchAltitude[i] = 0.0;
 135     BoostSwitchPressure[i] = 0.0;
 136   }
 137
 138   // Read inputs from engine data file where present.
 139
 140   if (el->FindElement("minmp")) // Should have ELSE statement telling default value used?
 141     MinManifoldPressure_inHg = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("minmp","INHG");
 142   if (el->FindElement("maxmp"))
 143     MaxManifoldPressure_inHg = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("maxmp","INHG");
 144   if (el->FindElement("displacement"))
 145     Displacement = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("displacement","IN3");
 146   if (el->FindElement("maxhp"))
 147     MaxHP = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("maxhp","HP");
 148   if (el->FindElement("static-friction"))
 149     StaticFriction_HP = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("static-friction","HP");
 150   if (el->FindElement("sparkfaildrop"))
 151     SparkFailDrop = Constrain(0, 1 - el->FindElementValueAsNumber("sparkfaildrop"), 1);
 152   if (el->FindElement("cycles"))
 153     Cycles = el->FindElementValueAsNumber("cycles");
 154   if (el->FindElement("idlerpm"))
 155     IdleRPM = el->FindElementValueAsNumber("idlerpm");
 156   if (el->FindElement("maxrpm"))
 157     MaxRPM = el->FindElementValueAsNumber("maxrpm");
 158   if (el->FindElement("maxthrottle"))
 159     MaxThrottle = el->FindElementValueAsNumber("maxthrottle");
 160   if (el->FindElement("minthrottle"))
 161     MinThrottle = el->FindElementValueAsNumber("minthrottle");
 162   if (el->FindElement("bsfc"))
 163     ISFC = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("bsfc", "LBS/HP*HR");
 164   if (el->FindElement("volumetric-efficiency"))
 165     volumetric_efficiency = el->FindElementValueAsNumber("volumetric-efficiency");
 166   if (el->FindElement("compression-ratio"))
 167     CompressionRatio = el->FindElementValueAsNumber("compression-ratio");
 168   if (el->FindElement("bore"))
 169     Bore = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("bore","IN");
 170   if (el->FindElement("stroke"))
 171     Stroke = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("stroke","IN");
 172   if (el->FindElement("cylinders"))
 173     Cylinders = el->FindElementValueAsNumber("cylinders");
 174   if (el->FindElement("cylinder-head-mass"))
 175     CylinderHeadMass = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("cylinder-head-mass","KG");
 176   if (el->FindElement("air-intake-impedance-factor"))
 177     Z_airbox = el->FindElementValueAsNumber("air-intake-impedance-factor");
 178   if (el->FindElement("ram-air-factor"))
 179     Ram_Air_Factor  = el->FindElementValueAsNumber("ram-air-factor");
 180   if (el->FindElement("cooling-factor"))
 181     Cooling_Factor  = el->FindElementValueAsNumber("cooling-factor");
 182   if (el->FindElement("dynamic-fmep"))
 183     FMEPDynamic= el->FindElementValueAsNumberConvertTo("dynamic-fmep","PA");
 184   if (el->FindElement("static-fmep"))
 185     FMEPStatic = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("static-fmep","PA");
 186   if (el->FindElement("peak-piston-speed"))
 187     PeakMeanPistonSpeed_fps  = el->FindElementValueAsNumber("peak-piston-speed");
 188   if (el->FindElement("numboostspeeds")) { // Turbo- and super-charging parameters
 189     BoostSpeeds = (int)el->FindElementValueAsNumber("numboostspeeds");
 190     if (el->FindElement("boostoverride"))
 191       BoostOverride = (int)el->FindElementValueAsNumber("boostoverride");
 192     if (el->FindElement("boostmanual"))
 193       BoostManual = (int)el->FindElementValueAsNumber("boostmanual");
 194     if (el->FindElement("takeoffboost"))
 195       TakeoffBoost = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("takeoffboost", "PSI");
 196     if (el->FindElement("ratedboost1"))
 197       RatedBoost[0] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedboost1", "PSI");
 198     if (el->FindElement("ratedboost2"))
 199       RatedBoost[1] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedboost2", "PSI");
 200     if (el->FindElement("ratedboost3"))
 201       RatedBoost[2] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedboost3", "PSI");
 202     if (el->FindElement("ratedpower1"))
 203       RatedPower[0] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedpower1", "HP");
 204     if (el->FindElement("ratedpower2"))
 205       RatedPower[1] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedpower2", "HP");
 206     if (el->FindElement("ratedpower3"))
 207       RatedPower[2] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedpower3", "HP");
 208     if (el->FindElement("ratedrpm1"))
 209       RatedRPM[0] = el->FindElementValueAsNumber("ratedrpm1");
 210     if (el->FindElement("ratedrpm2"))
 211       RatedRPM[1] = el->FindElementValueAsNumber("ratedrpm2");
 212     if (el->FindElement("ratedrpm3"))
 213       RatedRPM[2] = el->FindElementValueAsNumber("ratedrpm3");
 214     if (el->FindElement("ratedaltitude1"))
 215       RatedAltitude[0] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedaltitude1", "FT");
 216     if (el->FindElement("ratedaltitude2"))
 217       RatedAltitude[1] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedaltitude2", "FT");
 218     if (el->FindElement("ratedaltitude3"))
 219       RatedAltitude[2] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedaltitude3", "FT");
 220   }
 221
 222   while((table_element = el->FindNextElement("table")) != 0) {
 223     name = table_element->GetAttributeValue("name");
 224     try {
 225       if (name == "COMBUSTION") {
 226         Lookup_Combustion_Efficiency = new FGTable(PropertyManager, table_element);
 227       } else if (name == "MIXTURE") {
 228         Mixture_Efficiency_Correlation = new FGTable(PropertyManager, table_element);
 229       } else {
 230         cerr << "Unknown table type: " << name << " in piston engine definition." << endl;
 231       }
 232     } catch (std::string str) {
 233       throw("Error loading piston engine table:" + name + ". " + str);
 234     }
 235   }
 236
 237   StarterHP = sqrt(MaxHP) * 0.4;
 238   displacement_SI = Displacement * in3tom3;
 239   RatedMeanPistonSpeed_fps =  ( MaxRPM * Stroke) / (360); // AKA 2 * (RPM/60) * ( Stroke / 12) or 2NS
 240
 241   // Create IFSC to match the engine if not provided
 242   if (ISFC < 0) {
 243       double pmep = 29.92 - MaxManifoldPressure_inHg;
 244       pmep *= inhgtopa  * volumetric_efficiency;
 245       double fmep = (FMEPDynamic * RatedMeanPistonSpeed_fps * fttom + FMEPStatic);
 246       double hp_loss = ((pmep + fmep) * displacement_SI * MaxRPM)/(Cycles*22371);
 247       ISFC = ( 1.1*Displacement * MaxRPM * volumetric_efficiency *(MaxManifoldPressure_inHg / 29.92) ) / (9411 * (MaxHP+hp_loss-StaticFriction_HP));
 248 // cout <<"FMEP: "<< fmep <<" PMEP: "<< pmep << " hp_loss: " <<hp_loss <<endl;
 249   }
 250   if ( MaxManifoldPressure_inHg > 29.9 ) {   // Don't allow boosting with a bogus number
 251       MaxManifoldPressure_inHg = 29.9;
 252   }
 253   minMAP = MinManifoldPressure_inHg * inhgtopa;  // inHg to Pa
 254   maxMAP = MaxManifoldPressure_inHg * inhgtopa;
 255
 256 // For throttle
 257 /*
 258  * Pm = ( Ze / ( Ze + Zi + Zt ) ) * Pa
 259  * Where:
 260  * Pm = Manifold Pressure
 261  * Pa = Ambient Pressre
 262  * Ze = engine impedance, Ze is effectively 1 / Mean Piston Speed
 263  * Zi = airbox impedance
 264  * Zt = throttle impedance
 265  *
 266  * For the calculation below throttle is fully open or Zt = 0
 267  *
 268  *
 269  *
 270  */
 271   if(Z_airbox < 0.0){
 272     double Ze=PeakMeanPistonSpeed_fps/RatedMeanPistonSpeed_fps; // engine impedence
 273     Z_airbox = (standard_pressure *Ze / maxMAP) - Ze; // impedence of airbox
 274   }
 275   // Constant for Throttle impedence
 276   Z_throttle=(PeakMeanPistonSpeed_fps/((IdleRPM * Stroke) / 360))*(standard_pressure/minMAP - 1) - Z_airbox;
 277   //  Z_throttle=(MaxRPM/IdleRPM )*(standard_pressure/minMAP+2); // Constant for Throttle impedence
 278
 279 // Default tables if not provided in the configuration file
 280   if(Lookup_Combustion_Efficiency == 0) {
 281     // First column is thi, second is neta (combustion efficiency)
 282     Lookup_Combustion_Efficiency = new FGTable(12);
 283     *Lookup_Combustion_Efficiency << 0.00 << 0.980;
 284     *Lookup_Combustion_Efficiency << 0.90 << 0.980;
 285     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.00 << 0.970;
 286     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.05 << 0.950;
 287     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.10 << 0.900;
 288     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.15 << 0.850;
 289     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.20 << 0.790;
 290     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.30 << 0.700;
 291     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.40 << 0.630;
 292     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.50 << 0.570;
 293     *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.60 << 0.525;
 294     *Lookup_Combustion_Efficiency << 2.00 << 0.345;
 295   }
 296
 297     // First column is Fuel/Air Ratio, second is neta (mixture efficiency)
 298   if( Mixture_Efficiency_Correlation == 0) {
 299     Mixture_Efficiency_Correlation = new FGTable(15);
 300     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.05000 << 0.00000;
 301     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.05137 << 0.00862;
 302     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.05179 << 0.21552;
 303     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.05430 << 0.48276;
 304     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.05842 << 0.70690;
 305     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.06312 << 0.83621;
 306     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.06942 << 0.93103;
 307     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.07786 << 1.00000;
 308     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.08845 << 1.00000;
 309     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.09270 << 0.98276;
 310     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.10120 << 0.93103;
 311     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.11455 << 0.72414;
 312     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.12158 << 0.45690;
 313     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.12435 << 0.23276;
 314     *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.12500 << 0.00000;
 315   }
 316
 317   string property_name, base_property_name;
 318   base_property_name = CreateIndexedPropertyName("propulsion/engine", EngineNumber);
 319   property_name = base_property_name + "/power-hp";
 320   PropertyManager->Tie(property_name, &HP);
 321   property_name = base_property_name + "/bsfc-lbs_hphr";
 322   PropertyManager->Tie(property_name, &ISFC);
 323   property_name = base_property_name + "/volumetric-efficiency";
 324   PropertyManager->Tie(property_name, &volumetric_efficiency);
 325   property_name = base_property_name + "/map-pa";
 326   PropertyManager->Tie(property_name, &MAP);
 327   property_name = base_property_name + "/map-inhg";
 328   PropertyManager->Tie(property_name, &ManifoldPressure_inHg);
 329   property_name = base_property_name + "/air-intake-impedance-factor";
 330   PropertyManager->Tie(property_name, &Z_airbox);
 331   property_name = base_property_name + "/ram-air-factor";
 332   PropertyManager->Tie(property_name, &Ram_Air_Factor);
 333   property_name = base_property_name + "/cooling-factor";
 334   PropertyManager->Tie(property_name, &Cooling_Factor);
 335   property_name = base_property_name + "/boost-speed";
 336   PropertyManager->Tie(property_name, &BoostSpeed);
 337   property_name = base_property_name + "/cht-degF";
 338   PropertyManager->Tie(property_name, this, &FGPiston::getCylinderHeadTemp_degF);
 339   property_name = base_property_name + "/oil-temperature-degF";
 340   PropertyManager->Tie(property_name, this, &FGPiston::getOilTemp_degF);
 341   property_name = base_property_name + "/oil-pressure-psi";
 342   PropertyManager->Tie(property_name, this, &FGPiston::getOilPressure_psi);
 343   property_name = base_property_name + "/egt-degF";
 344   PropertyManager->Tie(property_name, this, &FGPiston::getExhaustGasTemp_degF);
 345
 346   // Set up and sanity-check the turbo/supercharging configuration based on the input values.
 347   if (TakeoffBoost > RatedBoost[0]) bTakeoffBoost = true;
 348   for (i=0; i<BoostSpeeds; ++i) {
 349     bool bad = false;
 350     if (RatedBoost[i] <= 0.0) bad = true;
 351     if (RatedPower[i] <= 0.0) bad = true;
 352     if (RatedAltitude[i] < 0.0) bad = true;  // 0.0 is deliberately allowed - this corresponds to unregulated supercharging.
 353     if (i > 0 && RatedAltitude[i] < RatedAltitude[i - 1]) bad = true;
 354     if (bad) {
 355       // We can't recover from the above - don't use this supercharger speed.
 356       BoostSpeeds--;
 357       // TODO - put out a massive error message!
 358       break;
 359     }
 360     // Now sanity-check stuff that is recoverable.
 361     if (i < BoostSpeeds - 1) {
 362       if (BoostSwitchAltitude[i] < RatedAltitude[i]) {
 363         // TODO - put out an error message
 364         // But we can also make a reasonable estimate, as below.
 365         BoostSwitchAltitude[i] = RatedAltitude[i] + 1000;
 366       }
 367       BoostSwitchPressure[i] = GetStdPressure100K(BoostSwitchAltitude[i]) * psftopa;
 368       //cout << "BoostSwitchAlt = " << BoostSwitchAltitude[i] << ", pressure = " << BoostSwitchPressure[i] << '\n';
 369       // Assume there is some hysteresis on the supercharger gear switch, and guess the value for now
 370       BoostSwitchHysteresis = 1000;
 371     }
 372     // Now work out the supercharger pressure multiplier of this speed from the rated boost and altitude.
 373     RatedMAP[i] = standard_pressure + RatedBoost[i] * 6895;  // psi*6895 = Pa.
 374     // Sometimes a separate BCV setting for takeoff or extra power is fitted.
 375     if (TakeoffBoost > RatedBoost[0]) {
 376       // Assume that the effect on the BCV is the same whichever speed is in use.
 377       TakeoffMAP[i] = RatedMAP[i] + ((TakeoffBoost - RatedBoost[0]) * 6895);
 378       bTakeoffBoost = true;
 379     } else {
 380       TakeoffMAP[i] = RatedMAP[i];
 381       bTakeoffBoost = false;
 382     }
 383     BoostMul[i] = RatedMAP[i] / (GetStdPressure100K(RatedAltitude[i]) * psftopa);
 384
 385   }
 386
 387   if (BoostSpeeds > 0) {
 388     Boosted = true;
 389     BoostSpeed = 0;
 390   }
 391   bBoostOverride = (BoostOverride == 1 ? true : false);
 392   bBoostManual   = (BoostManual   == 1 ? true : false);
 393   Debug(0); // Call Debug() routine from constructor if needed
 394 }
 395
 396 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 397
 398 FGPiston::~FGPiston()
 399 {
 400   delete Lookup_Combustion_Efficiency;
 401   delete Mixture_Efficiency_Correlation;
 402   Debug(1); // Call Debug() routine from constructor if needed
 403 }
 404
 405 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 406
 407 void FGPiston::ResetToIC(void)
 408 {
 409   FGEngine::ResetToIC();
 410
 411   ManifoldPressure_inHg = in.Pressure * psftoinhg; // psf to in Hg
 412   MAP = in.Pressure * psftopa;
 413   TMAP = MAP;
 414   double airTemperature_degK = RankineToKelvin(in.Temperature);
 415   OilTemp_degK = airTemperature_degK;
 416   CylinderHeadTemp_degK = airTemperature_degK;
 417   ExhaustGasTemp_degK = airTemperature_degK;
 418   EGT_degC = ExhaustGasTemp_degK - 273;
 419   Thruster->SetRPM(0.0);
 420   RPM = 0.0;
 421   OilPressure_psi = 0.0;
 422 }
 423
 424 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 425
 426 void FGPiston::Calculate(void)
 427 {
 428   // Input values.
 429
 430   p_amb = in.Pressure * psftopa;
 431   double p = in.TotalPressure * psftopa;
 432   p_ram = (p - p_amb) * Ram_Air_Factor + p_amb;
 433   T_amb = RankineToKelvin(in.Temperature);
 434
 435   RunPreFunctions();
 436
 437   TotalDeltaT = ( in.TotalDeltaT < 1e-9 ) ? 1.0 : in.TotalDeltaT;
 438
 439 /* The thruster controls the engine RPM because it encapsulates the gear ratio and other transmission variables */
 440   RPM = Thruster->GetEngineRPM();
 441
 442   MeanPistonSpeed_fps =  ( RPM * Stroke) / (360); // AKA 2 * (RPM/60) * ( Stroke / 12) or 2NS
 443
 444   IAS = in.Vc;
 445
 446   doEngineStartup();
 447   if (Boosted) doBoostControl();
 448   doMAP();
 449   doAirFlow();
 450   doFuelFlow();
 451
 452   //Now that the fuel flow is done check if the mixture is too lean to run the engine
 453   //Assume lean limit at 22 AFR for now - thats a thi of 0.668
 454   //This might be a bit generous, but since there's currently no audiable warning of impending
 455   //cutout in the form of misfiring and/or rough running its probably reasonable for now.
 456
 457   //  if (equivalence_ratio < 0.668)
 458   //    Running = false;
 459
 460   doEnginePower();
 461   if (IndicatedHorsePower < 0.1250) Running = false;
 462
 463   doEGT();
 464   doCHT();
 465   doOilTemperature();
 466   doOilPressure();
 467
 468   if (Thruster->GetType() == FGThruster::ttPropeller) {
 469     ((FGPropeller*)Thruster)->SetAdvance(in.PropAdvance[EngineNumber]);
 470     ((FGPropeller*)Thruster)->SetFeather(in.PropFeather[EngineNumber]);
 471   }
 472
 473   LoadThrusterInputs();
 474   Thruster->Calculate(HP * hptoftlbssec);
 475
 476   RunPostFunctions();
 477 }
 478
 479 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 480
 481 double FGPiston::CalcFuelNeed(void)
 482 {
 483   FuelExpended = FuelFlowRate * in.TotalDeltaT;
 484   if (!Starved) FuelUsedLbs += FuelExpended;
 485   return FuelExpended;
 486 }
 487
 488 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 489
 490 int FGPiston::InitRunning(void)
 491 {
 492   Magnetos=3;
 493   in.MixtureCmd[EngineNumber] = in.PressureRatio/1.3;
 494   in.MixturePos[EngineNumber] = in.PressureRatio/1.3;
 495   Thruster->SetRPM( 2.0*IdleRPM/Thruster->GetGearRatio() );
 496   Running = true;
 497   return 1;
 498 }
 499
 500 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 501 /**
 502  * Start or stop the engine.
 503  */
 504
 505 void FGPiston::doEngineStartup(void)
 506 {
 507   // Check parameters that may alter the operating state of the engine.
 508   // (spark, fuel, starter motor etc)
 509   bool spark;
 510   bool fuel;
 511   // Check for spark
 512   Magneto_Left = false;
 513   Magneto_Right = false;
 514   // Magneto positions:
 515   // 0 -> off
 516   // 1 -> left only
 517   // 2 -> right only
 518   // 3 -> both
 519   if (Magnetos != 0) {
 520     spark = true;
 521   } else {
 522     spark = false;
 523   }  // neglects battery voltage, master on switch, etc for now.
 524
 525   if ((Magnetos == 1) || (Magnetos > 2)) Magneto_Left = true;
 526   if (Magnetos > 1)  Magneto_Right = true;
 527
 528   // Assume we have fuel for now
 529   fuel = !Starved;
 530
 531   // Check if we are turning the starter motor
 532   if (Cranking != Starter) {
 533     // This check saves .../cranking from getting updated every loop - they
 534     // only update when changed.
 535     Cranking = Starter;
 536     crank_counter = 0;
 537   }
 538
 539   if (Cranking) crank_counter++;  //Check mode of engine operation
 540
 541   if (!Running && spark && fuel) {  // start the engine if revs high enough
 542     if (Cranking) {
 543       if ((RPM > IdleRPM*0.8) && (crank_counter > 175)) // Add a little delay to startup
 544         Running = true;                         // on the starter
 545     } else {
 546       if (RPM > IdleRPM*0.8)                            // This allows us to in-air start
 547         Running = true;                         // when windmilling
 548     }
 549   }
 550
 551   // Cut the engine *power* - Note: the engine may continue to
 552   // spin if the prop is in a moving airstream
 553
 554   if ( Running && (!spark || !fuel) ) Running = false;
 555
 556   // Check for stalling (RPM = 0).
 557   if (Running) {
 558     if (RPM == 0) {
 559       Running = false;
 560     } else if ((RPM <= IdleRPM *0.8 ) && (Cranking)) {
 561       Running = false;
 562     }
 563   }
 564 }
 565
 566 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 567
 568 /**
 569  * Calculate the Current Boost Speed
 570  *
 571  * This function calculates the current turbo/supercharger boost speed
 572  * based on altitude and the (automatic) boost-speed control valve configuration.
 573  *
 574  * Inputs: p_amb, BoostSwitchPressure, BoostSwitchHysteresis
 575  *
 576  * Outputs: BoostSpeed
 577  */
 578
 579 void FGPiston::doBoostControl(void)
 580 {
 581   if(BoostManual) {
 582     if(BoostSpeed > BoostSpeeds-1) BoostSpeed = BoostSpeeds-1;
 583     if(BoostSpeed < 0) BoostSpeed = 0;
 584   } else {
 585     if(BoostSpeed < BoostSpeeds - 1) {
 586       // Check if we need to change to a higher boost speed
 587       if(p_amb < BoostSwitchPressure[BoostSpeed] - BoostSwitchHysteresis) {
 588         BoostSpeed++;
 589       }
 590     } if(BoostSpeed > 0) {
 591       // Check if we need to change to a lower boost speed
 592       if(p_amb > BoostSwitchPressure[BoostSpeed - 1] + BoostSwitchHysteresis) {
 593         BoostSpeed--;
 594       }
 595     }
 596   }
 597 }
 598
 599 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 600
 601 /**
 602  * Calculate the manifold absolute pressure (MAP) in inches hg
 603  *
 604  * This function calculates manifold absolute pressure (MAP)
 605  * from the throttle position, turbo/supercharger boost control
 606  * system, engine speed and local ambient air density.
 607  *
 608  * Inputs: p_amb, Throttle,
 609  *         MeanPistonSpeed_fps, dt
 610  *
 611  * Outputs: MAP, ManifoldPressure_inHg, TMAP
 612  */
 613
 614 void FGPiston::doMAP(void)
 615 {
 616   double Zt = (1 - in.ThrottlePos[EngineNumber])*(1 - in.ThrottlePos[EngineNumber])*Z_throttle; // throttle impedence
 617   double Ze= MeanPistonSpeed_fps > 0 ? PeakMeanPistonSpeed_fps/MeanPistonSpeed_fps : 999999; // engine impedence
 618
 619   double map_coefficient = Ze/(Ze+Z_airbox+Zt);
 620
 621   // Add a one second lag to manifold pressure changes
 622   double dMAP=0;
 623   dMAP = (TMAP - p_ram * map_coefficient) * TotalDeltaT;
 624
 625   TMAP -=dMAP;
 626
 627   // Find the mean effective pressure required to achieve this manifold pressure
 628   // Fixme: determine the HP consumed by the supercharger
 629
 630   PMEP = (TMAP - p_amb) * volumetric_efficiency; // Fixme: p_amb should be exhaust manifold pressure
 631
 632   if (Boosted) {
 633     // If takeoff boost is fitted, we currently assume the following throttle map:
 634     // (In throttle % - actual input is 0 -> 1)
 635     // 99 / 100 - Takeoff boost
 636     // In real life, most planes would be fitted with a mechanical 'gate' between
 637     // the rated boost and takeoff boost positions.
 638
 639     bool bTakeoffPos = false;
 640     if (bTakeoffBoost) {
 641       if (in.ThrottlePos[EngineNumber] > 0.98) {
 642         bTakeoffPos = true;
 643       }
 644     }
 645     // Boost the manifold pressure.
 646     double boost_factor = (( BoostMul[BoostSpeed] - 1 ) / RatedRPM[BoostSpeed] ) * RPM + 1;
 647     MAP = TMAP * boost_factor;
 648     // Now clip the manifold pressure to BCV or Wastegate setting.
 649     if (bTakeoffPos) {
 650       if (MAP > TakeoffMAP[BoostSpeed]) MAP = TakeoffMAP[BoostSpeed];
 651     } else {
 652       if (MAP > RatedMAP[BoostSpeed]) MAP = RatedMAP[BoostSpeed];
 653     }
 654   } else {
 655       MAP = TMAP;
 656   }
 657
 658   // And set the value in American units as well
 659   ManifoldPressure_inHg = MAP / inhgtopa;
 660 }
 661
 662 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 663 /**
 664  * Calculate the air flow through the engine.
 665  * Also calculates ambient air density
 666  * (used in CHT calculation for air-cooled engines).
 667  *
 668  * Inputs: p_amb, R_air, T_amb, MAP, Displacement,
 669  *   RPM, volumetric_efficiency,
 670  *
 671  * TODO: Model inlet manifold air temperature.
 672  *
 673  * Outputs: rho_air, m_dot_air
 674  */
 675
 676 void FGPiston::doAirFlow(void)
 677 {
 678   double gamma = 1.3; // specific heat constants
 679 // loss of volumentric efficiency due to difference between MAP and exhaust pressure
 680 // Eq 6-10 from The Internal Combustion Engine - Charles Taylor Vol 1
 681   double ve =((gamma-1)/gamma) +( CompressionRatio -(p_amb/MAP))/(gamma*( CompressionRatio - 1));
 682
 683   rho_air = p_amb / (R_air * T_amb);
 684   double swept_volume = (displacement_SI * (RPM/60)) / 2;
 685   double v_dot_air = swept_volume * volumetric_efficiency *ve;
 686
 687   double rho_air_manifold = MAP / (R_air * T_amb);
 688   m_dot_air = v_dot_air * rho_air_manifold;
 689
 690 }
 691
 692 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 693 /**
 694  * Calculate the fuel flow into the engine.
 695  *
 696  * Inputs: Mixture, thi_sea_level, p_amb, m_dot_air
 697  *
 698  * Outputs: equivalence_ratio, m_dot_fuel
 699  */
 700
 701 void FGPiston::doFuelFlow(void)
 702 {
 703   double thi_sea_level = 1.3 * in.MixturePos[EngineNumber]; // Allows an AFR of infinity:1 to 11.3075:1
 704   equivalence_ratio = thi_sea_level * 101325.0 / p_amb;
 705 //  double AFR = 10+(12*(1-in.Mixture[EngineNumber]));// mixture 10:1 to 22:1
 706 //  m_dot_fuel = m_dot_air / AFR;
 707   m_dot_fuel = (m_dot_air * equivalence_ratio) / 14.7;
 708   FuelFlowRate =  m_dot_fuel * 2.2046;  // kg to lb
 709   if(Starved) // There is no fuel, so zero out the flows we've calculated so far
 710   {
 711     equivalence_ratio = 0.0;
 712     FuelFlowRate = 0.0;
 713     m_dot_fuel = 0.0;
 714   }
 715   FuelFlow_pph = FuelFlowRate  * 3600;  // seconds to hours
 716   FuelFlow_gph = FuelFlow_pph / 6.0;    // Assumes 6 lbs / gallon
 717 }
 718
 719 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 720 /**
 721  * Calculate the power produced by the engine.
 722  *
 723  * Inputs: ManifoldPressure_inHg, p_amb, RPM, T_amb, ISFC,
 724  *   Mixture_Efficiency_Correlation, Cycles, MaxHP, PMEP,
 725  *   MeanPistonSpeed_fps
 726  *
 727  * Outputs: PctPower, HP, FMEP, IndicatedHorsePower
 728  */
 729
 730 void FGPiston::doEnginePower(void)
 731 {
 732   IndicatedHorsePower = 0;
 733   FMEP = 0;
 734   if (Running) {
 735     // FIXME: this needs to be generalized
 736     double ME, percent_RPM, power;  // Convienience term for use in the calculations
 737     ME = Mixture_Efficiency_Correlation->GetValue(m_dot_fuel/m_dot_air);
 738
 739     percent_RPM = RPM/MaxRPM;
 740 // Guestimate engine friction losses from Figure 4.4 of "Engines: An Introduction", John Lumley
 741     FMEP = (-FMEPDynamic * MeanPistonSpeed_fps * fttom - FMEPStatic);
 742
 743     power = 1;
 744
 745     if ( Magnetos != 3 ) power *= SparkFailDrop;
 746
 747
 748     IndicatedHorsePower = (FuelFlow_pph / ISFC )* ME * power;
 749
 750   } else {
 751     // Power output when the engine is not running
 752     if (Cranking) {
 753       if (RPM < 10) {
 754         IndicatedHorsePower = StarterHP;
 755       } else if (RPM < IdleRPM*0.8) {
 756         IndicatedHorsePower = StarterHP + ((IdleRPM*0.8 - RPM) / 8.0);
 757         // This is a guess - would be nice to find a proper starter moter torque curve
 758       } else {
 759         IndicatedHorsePower = StarterHP;
 760       }
 761     }
 762   }
 763
 764   // Constant is (1/2) * 60 * 745.7
 765   // (1/2) convert cycles, 60 minutes to seconds, 745.7 watts to hp.
 766   double pumping_hp = ((PMEP + FMEP) * displacement_SI * RPM)/(Cycles*22371);
 767
 768   HP = IndicatedHorsePower + pumping_hp - StaticFriction_HP; //FIXME static friction should depend on oil temp and configuration
 769 //  cout << "pumping_hp " <<pumping_hp << FMEP << PMEP <<endl;
 770   PctPower = HP / MaxHP ;
 771 //  cout << "Power = " << HP << "  RPM = " << RPM << "  Running = " << Running << "  Cranking = " << Cranking << endl;
 772 }
 773
 774 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 775 /**
 776  * Calculate the exhaust gas temperature.
 777  *
 778  * Inputs: equivalence_ratio, m_dot_fuel, calorific_value_fuel,
 779  *   Cp_air, m_dot_air, Cp_fuel, m_dot_fuel, T_amb, PctPower
 780  *
 781  * Outputs: combustion_efficiency, ExhaustGasTemp_degK
 782  */
 783
 784 void FGPiston::doEGT(void)
 785 {
 786   double delta_T_exhaust;
 787   double enthalpy_exhaust;
 788   double heat_capacity_exhaust;
 789   double dEGTdt;
 790
 791   if ((Running) && (m_dot_air > 0.0)) {  // do the energy balance
 792     combustion_efficiency = Lookup_Combustion_Efficiency->GetValue(equivalence_ratio);
 793     enthalpy_exhaust = m_dot_fuel * calorific_value_fuel *
 794                               combustion_efficiency * 0.30;
 795     heat_capacity_exhaust = (Cp_air * m_dot_air) + (Cp_fuel * m_dot_fuel);
 796     delta_T_exhaust = enthalpy_exhaust / heat_capacity_exhaust;
 797     ExhaustGasTemp_degK = T_amb + delta_T_exhaust;
 798   } else {  // Drop towards ambient - guess an appropriate time constant for now
 799     combustion_efficiency = 0;
 800     dEGTdt = (RankineToKelvin(in.Temperature) - ExhaustGasTemp_degK) / 100.0;
 801     delta_T_exhaust = dEGTdt * TotalDeltaT;
 802
 803     ExhaustGasTemp_degK += delta_T_exhaust;
 804   }
 805 }
 806
 807 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 808 /**
 809  * Calculate the cylinder head temperature.
 810  *
 811  * Inputs: T_amb, IAS, rho_air, m_dot_fuel, calorific_value_fuel,
 812  *   combustion_efficiency, RPM, MaxRPM, Displacement, Cylinders
 813  *
 814  * Outputs: CylinderHeadTemp_degK
 815  */
 816
 817 void FGPiston::doCHT(void)
 818 {
 819   double h1 = -95.0;
 820   double h2 = -3.95;
 821   double h3 = -140.0; // -0.05 * 2800 (default maxrpm)
 822
 823   double arbitary_area = Displacement/360.0;
 824   double CpCylinderHead = 800.0;
 825   double MassCylinderHead = CylinderHeadMass * Cylinders;
 826
 827   double temperature_difference = CylinderHeadTemp_degK - T_amb;
 828   double v_apparent = IAS * Cooling_Factor;
 829   double v_dot_cooling_air = arbitary_area * v_apparent;
 830   double m_dot_cooling_air = v_dot_cooling_air * rho_air;
 831   double dqdt_from_combustion =
 832     m_dot_fuel * calorific_value_fuel * combustion_efficiency * 0.33;
 833   double dqdt_forced = (h2 * m_dot_cooling_air * temperature_difference) +
 834     (h3 * RPM * temperature_difference / MaxRPM);
 835   double dqdt_free = h1 * temperature_difference * arbitary_area;
 836   double dqdt_cylinder_head = dqdt_from_combustion + dqdt_forced + dqdt_free;
 837
 838   double HeatCapacityCylinderHead = CpCylinderHead * MassCylinderHead;
 839
 840   CylinderHeadTemp_degK +=
 841     (dqdt_cylinder_head / HeatCapacityCylinderHead) * TotalDeltaT;
 842
 843 }
 844
 845 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 846 /**
 847  * Calculate the oil temperature.
 848  *
 849  * Inputs: CylinderHeadTemp_degK, T_amb, OilPressure_psi.
 850  *
 851  * Outputs: OilTemp_degK
 852  */
 853
 854 void FGPiston::doOilTemperature(void)
 855 {
 856   double target_oil_temp;        // Steady state oil temp at the current engine conditions
 857   double time_constant;          // The time constant for the differential equation
 858   double efficiency = 0.667;     // The aproximate oil cooling system efficiency // FIXME: may vary by engine
 859
 860 //  Target oil temp is interpolated between ambient temperature and Cylinder Head Tempurature
 861 //  target_oil_temp = ( T_amb * efficiency ) + (CylinderHeadTemp_degK *(1-efficiency)) ;
 862   target_oil_temp = CylinderHeadTemp_degK + efficiency * (T_amb - CylinderHeadTemp_degK) ;
 863
 864   if (OilPressure_psi > 5.0 ) {
 865     time_constant = 5000 / OilPressure_psi; // Guess at a time constant for circulated oil.
 866                                             // The higher the pressure the faster it reaches
 867                                             // target temperature.  Oil pressure should be about
 868                                             // 60 PSI yielding a TC of about 80.
 869   } else {
 870     time_constant = 1000;  // Time constant for engine-off; reflects the fact
 871                            // that oil is no longer getting circulated
 872   }
 873
 874   double dOilTempdt = (target_oil_temp - OilTemp_degK) / time_constant;
 875
 876   OilTemp_degK += (dOilTempdt * TotalDeltaT);
 877 }
 878
 879 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 880 /**
 881  * Calculate the oil pressure.
 882  *
 883  * Inputs: RPM, MaxRPM, OilTemp_degK
 884  *
 885  * Outputs: OilPressure_psi
 886  */
 887
 888 void FGPiston::doOilPressure(void)
 889 {
 890   double Oil_Press_Relief_Valve = 60; // FIXME: may vary by engine
 891   double Oil_Press_RPM_Max = MaxRPM * 0.75;    // 75% of max rpm FIXME: may vary by engine
 892   double Design_Oil_Temp = 358;          // degK; FIXME: may vary by engine
 893   double Oil_Viscosity_Index = 0.25;
 894
 895   OilPressure_psi = (Oil_Press_Relief_Valve / Oil_Press_RPM_Max) * RPM;
 896
 897   if (OilPressure_psi >= Oil_Press_Relief_Valve) {
 898     OilPressure_psi = Oil_Press_Relief_Valve;
 899   }
 900
 901   OilPressure_psi += (Design_Oil_Temp - OilTemp_degK) * Oil_Viscosity_Index * OilPressure_psi / Oil_Press_Relief_Valve;
 902 }
 903
 904 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 905 //
 906 // This is a local copy of the same function in FGStandardAtmosphere.
 907
 908 double FGPiston::GetStdPressure100K(double altitude) const
 909 {
 910   // Limit this equation to input altitudes of 100000 ft.
 911   if (altitude > 100000.0) altitude = 100000.0;
 912
 913   double alt[5];
 914   const double coef[5] = {  2116.217,
 915                           -7.648932746E-2,
 916                            1.0925498604E-6,
 917                           -7.1135726027E-12,
 918                            1.7470331356E-17 };
 919
 920   alt[0] = 1;
 921   for (int pwr=1; pwr<=4; pwr++) alt[pwr] = alt[pwr-1]*altitude;
 922
 923   double press = 0.0;
 924   for (int ctr=0; ctr<=4; ctr++) press += coef[ctr]*alt[ctr];
 925   return press;
 926 }
 927
 928 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 929
 930 string FGPiston::GetEngineLabels(const string& delimiter)
 931 {
 932   std::ostringstream buf;
 933
 934   buf << Name << " Power Available (engine " << EngineNumber << " in ft-lbs/sec)" << delimiter
 935       << Name << " HP (engine " << EngineNumber << ")" << delimiter
 936       << Name << " equivalent ratio (engine " << EngineNumber << ")" << delimiter
 937       << Name << " MAP (engine " << EngineNumber << " in inHg)" << delimiter
 938       << Thruster->GetThrusterLabels(EngineNumber, delimiter);
 939
 940   return buf.str();
 941 }
 942
 943 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 944
 945 string FGPiston::GetEngineValues(const string& delimiter)
 946 {
 947   std::ostringstream buf;
 948
 949   buf << (HP * hptoftlbssec) << delimiter << HP << delimiter
 950       << equivalence_ratio << delimiter << ManifoldPressure_inHg << delimiter
 951       << Thruster->GetThrusterValues(EngineNumber, delimiter);
 952
 953   return buf.str();
 954 }
 955
 956 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 957 //
 958 //    The bitmasked value choices are as follows:
 959 //    unset: In this case (the default) JSBSim would only print
 960 //       out the normally expected messages, essentially echoing
 961 //       the config files as they are read. If the environment
 962 //       variable is not set, debug_lvl is set to 1 internally
 963 //    0: This requests JSBSim not to output any messages
 964 //       whatsoever.
 965 //    1: This value explicity requests the normal JSBSim
 966 //       startup messages
 967 //    2: This value asks for a message to be printed out when
 968 //       a class is instantiated
 969 //    4: When this value is set, a message is displayed when a
 970 //       FGModel object executes its Run() method
 971 //    8: When this value is set, various runtime state variables
 972 //       are printed out periodically
 973 //    16: When set various parameters are sanity checked and
 974 //       a message is printed out when they go out of bounds
 975
 976 void FGPiston::Debug(int from)
 977 {
 978   if (debug_lvl <= 0) return;
 979
 980   if (debug_lvl & 1) { // Standard console startup message output
 981     if (from == 0) { // Constructor
 982
 983       cout << "\n    Engine Name: "         << Name << endl;
 984       cout << "      MinManifoldPressure: " << MinManifoldPressure_inHg << endl;
 985       cout << "      MaxManifoldPressure: " << MaxManifoldPressure_inHg << endl;
 986       cout << "      MinMaP (Pa):         " << minMAP << endl;
 987       cout << "      MaxMaP (Pa):         " << maxMAP << endl;
 988       cout << "      Displacement: "        << Displacement             << endl;
 989       cout << "      Bore: "                << Bore                     << endl;
 990       cout << "      Stroke: "              << Stroke                   << endl;
 991       cout << "      Cylinders: "           << Cylinders                << endl;
 992       cout << "      Cylinders Head Mass: " <<CylinderHeadMass          << endl;
 993       cout << "      Compression Ratio: "   << CompressionRatio         << endl;
 994       cout << "      MaxHP: "               << MaxHP                    << endl;
 995       cout << "      Cycles: "              << Cycles                   << endl;
 996       cout << "      IdleRPM: "             << IdleRPM                  << endl;
 997       cout << "      MaxRPM: "              << MaxRPM                   << endl;
 998       cout << "      Throttle Constant: "   << Z_throttle               << endl;
 999       cout << "      ISFC: "                << ISFC                     << endl;
1000       cout << "      Volumetric Efficiency: " << volumetric_efficiency    << endl;
1001       cout << "      PeakMeanPistonSpeed_fps: " << PeakMeanPistonSpeed_fps << endl;
1002       cout << "      Intake Impedance Factor: " << Z_airbox << endl;
1003       cout << "      Dynamic FMEP Factor: " << FMEPDynamic << endl;
1004       cout << "      Static FMEP Factor: " << FMEPStatic << endl;
1005
1006       cout << endl;
1007       cout << "      Combustion Efficiency table:" << endl;
1008       Lookup_Combustion_Efficiency->Print();
1009       cout << endl;
1010
1011       cout << endl;
1012       cout << "      Mixture Efficiency Correlation table:" << endl;
1013       Mixture_Efficiency_Correlation->Print();
1014       cout << endl;
1015
1016     }
1017   }
1018   if (debug_lvl & 2 ) { // Instantiation/Destruction notification
1019     if (from == 0) cout << "Instantiated: FGPiston" << endl;
1020     if (from == 1) cout << "Destroyed:    FGPiston" << endl;
1021   }
1022   if (debug_lvl & 4 ) { // Run() method entry print for FGModel-derived objects
1023   }
1024   if (debug_lvl & 8 ) { // Runtime state variables
1025   }
1026   if (debug_lvl & 16) { // Sanity checking
1027   }
1028   if (debug_lvl & 64) {
1029     if (from == 0) { // Constructor
1030       cout << IdSrc << endl;
1031       cout << IdHdr << endl;
1032     }
1033   }
1034 }
1035 } // namespace JSBSim