]> git.mxchange.org Git - flightgear.git/blobdiff - src/FDM/JSBSim/models/propulsion/FGPiston.cpp
Andreas Gaeb: fix #222 (JSBSIm reset problems)
[flightgear.git] / src / FDM / JSBSim / models / propulsion / FGPiston.cpp
index 94b54c35d6ce6b24495a6560fd773a5ac4a3476f..522a0b2fea57b10e41b7345b1fb6833559cae5c4 100644 (file)
@@ -3,10 +3,11 @@
  Module:       FGPiston.cpp
  Author:       Jon S. Berndt, JSBSim framework
                Dave Luff, Piston engine model
+               Ronald Jensen, Piston engine model
  Date started: 09/12/2000
  Purpose:      This module models a Piston engine
 
- ------------- Copyright (C) 2000  Jon S. Berndt (jsb@hal-pc.org) --------------
+ ------------- Copyright (C) 2000  Jon S. Berndt (jon@jsbsim.org) --------------
 
  This program is free software; you can redistribute it and/or modify it under
  the terms of the GNU Lesser General Public License as published by the Free Software
@@ -42,12 +43,17 @@ INCLUDES
 #include <sstream>
 
 #include "FGPiston.h"
-#include <models/FGPropulsion.h>
+#include "models/FGAtmosphere.h"
+#include "models/FGAuxiliary.h"
+#include "models/FGPropulsion.h"
 #include "FGPropeller.h"
+#include <iostream>
+
+using namespace std;
 
 namespace JSBSim {
 
-static const char *IdSrc = "$Id$";
+static const char *IdSrc = "$Id: FGPiston.cpp,v 1.54 2010/11/30 12:17:10 jberndt Exp $";
 static const char *IdHdr = ID_PISTON;
 
 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
@@ -60,43 +66,56 @@ FGPiston::FGPiston(FGFDMExec* exec, Element* el, int engine_number)
   rho_fuel(800),                 // estimate
   calorific_value_fuel(47.3e6),
   Cp_air(1005),                  // Specific heat (constant pressure) J/Kg/K
-  Cp_fuel(1700)
+  Cp_fuel(1700),
+  standard_pressure(101320.73)
 {
   string token;
 
   // Defaults and initializations
 
   Type = etPiston;
+  dt = FDMExec->GetDeltaT();
 
   // These items are read from the configuration file
+  // Defaults are from a Lycoming O-360, more or less
 
-  Cycles = 2;
+  Cycles = 4;
   IdleRPM = 600;
+  MaxRPM = 2800;
   Displacement = 360;
+  SparkFailDrop = 1.0;
   MaxHP = 200;
   MinManifoldPressure_inHg = 6.5;
   MaxManifoldPressure_inHg = 28.5;
+  ISFC = -1;
+  volumetric_efficiency = 0.85;
+  Bore = 5.125;
+  Stroke = 4.375;
+  Cylinders = 4;
+  CylinderHeadMass = 2; //kg
+  CompressionRatio = 8.5;
+  Z_airbox = -999;
+  Ram_Air_Factor = 1;
+  PeakMeanPistonSpeed_fps = 100;
+  FMEPDynamic= 18400;
+  FMEPStatic = 46500;
+  Cooling_Factor = 0.5144444;
 
   // These are internal program variables
 
   crank_counter = 0;
-  OilTemp_degK = RankineToKelvin(Atmosphere->GetTemperature());
-  ManifoldPressure_inHg = Atmosphere->GetPressure() * psftoinhg; // psf to in Hg
+  Magnetos = 0;
   minMAP = 21950;
   maxMAP = 96250;
-  MAP = Atmosphere->GetPressure() * psftopa;
-  CylinderHeadTemp_degK = RankineToKelvin(Atmosphere->GetTemperature());
-  Magnetos = 0;
-  ExhaustGasTemp_degK = RankineToKelvin(Atmosphere->GetTemperature());
-  EGT_degC = ExhaustGasTemp_degK - 273;
 
-  dt = State->Getdt();
+  ResetToIC();
 
   // Supercharging
   BoostSpeeds = 0;  // Default to no supercharging
   BoostSpeed = 0;
   Boosted = false;
   BoostOverride = 0;
+  BoostManual = 0;
   bBoostOverride = false;
   bTakeoffBoost = false;
   TakeoffBoost = 0.0;   // Default to no extra takeoff-boost
@@ -114,8 +133,6 @@ FGPiston::FGPiston(FGFDMExec* exec, Element* el, int engine_number)
     BoostSwitchAltitude[i] = 0.0;
     BoostSwitchPressure[i] = 0.0;
   }
-  // Initialisation
-  volumetric_efficiency = 0.8;  // Actually f(speed, load) but this will get us running
 
   // First column is thi, second is neta (combustion efficiency)
   Lookup_Combustion_Efficiency = new FGTable(12);
@@ -132,20 +149,23 @@ FGPiston::FGPiston(FGFDMExec* exec, Element* el, int engine_number)
   *Lookup_Combustion_Efficiency << 1.60 << 0.525;
   *Lookup_Combustion_Efficiency << 2.00 << 0.345;
 
-  Power_Mixture_Correlation = new FGTable(13);
-  *Power_Mixture_Correlation << (14.7/1.6) << 78.0;
-  *Power_Mixture_Correlation << 10 <<  86.0;
-  *Power_Mixture_Correlation << 11 <<  93.5;
-  *Power_Mixture_Correlation << 12 <<  98.0;
-  *Power_Mixture_Correlation << 13 << 100.0;
-  *Power_Mixture_Correlation << 14 <<  99.0;
-  *Power_Mixture_Correlation << 15 <<  96.4;
-  *Power_Mixture_Correlation << 16 <<  92.5;
-  *Power_Mixture_Correlation << 17 <<  88.0;
-  *Power_Mixture_Correlation << 18 <<  83.0;
-  *Power_Mixture_Correlation << 19 <<  78.5;
-  *Power_Mixture_Correlation << 20 <<  74.0;
-  *Power_Mixture_Correlation << (14.7/0.6) << 58;
+  Mixture_Efficiency_Correlation = new FGTable(15);
+  *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.05000 << 0.00000;
+  *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.05137 << 0.00862;
+  *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.05179 << 0.21552;
+  *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.05430 << 0.48276;
+  *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.05842 << 0.70690;
+  *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.06312 << 0.83621;
+  *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.06942 << 0.93103;
+  *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.07786 << 1.00000;
+  *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.08845 << 1.00000;
+  *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.09270 << 0.98276;
+  *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.10120 << 0.93103;
+  *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.11455 << 0.72414;
+  *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.12158 << 0.45690;
+  *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.12435 << 0.23276;
+  *Mixture_Efficiency_Correlation << 0.12500 << 0.00000;
+
 
   // Read inputs from engine data file where present.
 
@@ -157,18 +177,50 @@ FGPiston::FGPiston(FGFDMExec* exec, Element* el, int engine_number)
     Displacement = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("displacement","IN3");
   if (el->FindElement("maxhp"))
     MaxHP = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("maxhp","HP");
+  if (el->FindElement("sparkfaildrop"))
+    SparkFailDrop = Constrain(0, 1 - el->FindElementValueAsNumber("sparkfaildrop"), 1);
   if (el->FindElement("cycles"))
     Cycles = el->FindElementValueAsNumber("cycles");
   if (el->FindElement("idlerpm"))
     IdleRPM = el->FindElementValueAsNumber("idlerpm");
+  if (el->FindElement("maxrpm"))
+    MaxRPM = el->FindElementValueAsNumber("maxrpm");
   if (el->FindElement("maxthrottle"))
     MaxThrottle = el->FindElementValueAsNumber("maxthrottle");
   if (el->FindElement("minthrottle"))
     MinThrottle = el->FindElementValueAsNumber("minthrottle");
+  if (el->FindElement("bsfc"))
+    ISFC = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("bsfc", "LBS/HP*HR");
+  if (el->FindElement("volumetric-efficiency"))
+    volumetric_efficiency = el->FindElementValueAsNumber("volumetric-efficiency");
+  if (el->FindElement("compression-ratio"))
+    CompressionRatio = el->FindElementValueAsNumber("compression-ratio");
+  if (el->FindElement("bore"))
+    Bore = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("bore","IN");
+  if (el->FindElement("stroke"))
+    Stroke = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("stroke","IN");
+  if (el->FindElement("cylinders"))
+    Cylinders = el->FindElementValueAsNumber("cylinders");
+  if (el->FindElement("cylinder-head-mass"))
+    CylinderHeadMass = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("cylinder-head-mass","KG");
+  if (el->FindElement("air-intake-impedance-factor"))
+    Z_airbox = el->FindElementValueAsNumber("air-intake-impedance-factor");
+  if (el->FindElement("ram-air-factor"))
+    Ram_Air_Factor  = el->FindElementValueAsNumber("ram-air-factor");
+  if (el->FindElement("cooling-factor"))
+    Cooling_Factor  = el->FindElementValueAsNumber("cooling-factor");
+  if (el->FindElement("dynamic-fmep"))
+    FMEPDynamic= el->FindElementValueAsNumberConvertTo("dynamic-fmep","PA");
+  if (el->FindElement("static-fmep"))
+    FMEPStatic = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("static-fmep","PA");
+  if (el->FindElement("peak-piston-speed"))
+    PeakMeanPistonSpeed_fps  = el->FindElementValueAsNumber("peak-piston-speed");
   if (el->FindElement("numboostspeeds")) { // Turbo- and super-charging parameters
     BoostSpeeds = (int)el->FindElementValueAsNumber("numboostspeeds");
     if (el->FindElement("boostoverride"))
       BoostOverride = (int)el->FindElementValueAsNumber("boostoverride");
+    if (el->FindElement("boostmanual"))
+      BoostManual = (int)el->FindElementValueAsNumber("boostmanual");
     if (el->FindElement("takeoffboost"))
       TakeoffBoost = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("takeoffboost", "PSI");
     if (el->FindElement("ratedboost1"))
@@ -196,9 +248,72 @@ FGPiston::FGPiston(FGFDMExec* exec, Element* el, int engine_number)
     if (el->FindElement("ratedaltitude3"))
       RatedAltitude[2] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedaltitude3", "FT");
   }
-  minMAP = MinManifoldPressure_inHg * 3386.38;  // inHg to Pa
-  maxMAP = MaxManifoldPressure_inHg * 3386.38;
-  StarterHP = sqrt(MaxHP) * 0.2;
+
+  StarterHP = sqrt(MaxHP) * 0.4;
+  displacement_SI = Displacement * in3tom3;
+  RatedMeanPistonSpeed_fps =  ( MaxRPM * Stroke) / (360); // AKA 2 * (RPM/60) * ( Stroke / 12) or 2NS
+
+  // Create IFSC to match the engine if not provided
+  if (ISFC < 0) {
+      double pmep = 29.92 - MaxManifoldPressure_inHg;
+      pmep *= inhgtopa  * volumetric_efficiency;
+      double fmep = (FMEPDynamic * RatedMeanPistonSpeed_fps * fttom + FMEPStatic);
+      double hp_loss = ((pmep + fmep) * displacement_SI * MaxRPM)/(Cycles*22371);
+      ISFC = ( 1.1*Displacement * MaxRPM * volumetric_efficiency *(MaxManifoldPressure_inHg / 29.92) ) / (9411 * (MaxHP+hp_loss));
+// cout <<"FMEP: "<< fmep <<" PMEP: "<< pmep << " hp_loss: " <<hp_loss <<endl;
+  }
+  if ( MaxManifoldPressure_inHg > 29.9 ) {   // Don't allow boosting with a bogus number
+      MaxManifoldPressure_inHg = 29.9;
+  }
+  minMAP = MinManifoldPressure_inHg * inhgtopa;  // inHg to Pa
+  maxMAP = MaxManifoldPressure_inHg * inhgtopa;
+
+// For throttle
+/*
+ * Pm = ( Ze / ( Ze + Zi + Zt ) ) * Pa
+ * Where:
+ * Pm = Manifold Pressure
+ * Pa = Ambient Pressre
+ * Ze = engine impedance, Ze is effectively 1 / Mean Piston Speed
+ * Zi = airbox impedance
+ * Zt = throttle impedance
+ *
+ * For the calculation below throttle is fully open or Zt = 0
+ *
+ *
+ *
+ */
+
+  if(Z_airbox < 0.0){
+    double Ze=PeakMeanPistonSpeed_fps/RatedMeanPistonSpeed_fps; // engine impedence
+    Z_airbox = (standard_pressure *Ze / maxMAP) - Ze; // impedence of airbox
+  }
+  // Constant for Throttle impedence
+  Z_throttle=(PeakMeanPistonSpeed_fps/((IdleRPM * Stroke) / 360))*(standard_pressure/minMAP - 1) - Z_airbox; 
+  //  Z_throttle=(MaxRPM/IdleRPM )*(standard_pressure/minMAP+2); // Constant for Throttle impedence
+
+  string property_name, base_property_name;
+  base_property_name = CreateIndexedPropertyName("propulsion/engine", EngineNumber);
+  property_name = base_property_name + "/power-hp";
+  PropertyManager->Tie(property_name, &HP);
+  property_name = base_property_name + "/bsfc-lbs_hphr";
+  PropertyManager->Tie(property_name, &ISFC);
+  property_name = base_property_name + "/volumetric-efficiency";
+  PropertyManager->Tie(property_name, &volumetric_efficiency);
+  property_name = base_property_name + "/map-pa";
+  PropertyManager->Tie(property_name, &MAP);
+  property_name = base_property_name + "/map-inhg";
+  PropertyManager->Tie(property_name, &ManifoldPressure_inHg);
+  property_name = base_property_name + "/air-intake-impedance-factor";
+  PropertyManager->Tie(property_name, &Z_airbox);
+  property_name = base_property_name + "/ram-air-factor";
+  PropertyManager->Tie(property_name, &Ram_Air_Factor);
+  property_name = base_property_name + "/cooling-factor";
+  PropertyManager->Tie(property_name, &Cooling_Factor);
+  property_name = base_property_name + "/boost-speed";
+  PropertyManager->Tie(property_name, &BoostSpeed);
+  property_name = base_property_name + "/cht-degF";
+  PropertyManager->Tie(property_name, this, &FGPiston::getCylinderHeadTemp_degF);
 
   // Set up and sanity-check the turbo/supercharging configuration based on the input values.
   if (TakeoffBoost > RatedBoost[0]) bTakeoffBoost = true;
@@ -246,7 +361,7 @@ FGPiston::FGPiston(FGFDMExec* exec, Element* el, int engine_number)
     BoostSpeed = 0;
   }
   bBoostOverride = (BoostOverride == 1 ? true : false);
-
+  bBoostManual   = (BoostManual   == 1 ? true : false);
   Debug(0); // Call Debug() routine from constructor if needed
 }
 
@@ -254,27 +369,49 @@ FGPiston::FGPiston(FGFDMExec* exec, Element* el, int engine_number)
 
 FGPiston::~FGPiston()
 {
+  delete Lookup_Combustion_Efficiency;
+  delete Mixture_Efficiency_Correlation;
   Debug(1); // Call Debug() routine from constructor if needed
 }
 
 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 
-double FGPiston::Calculate(void)
+void FGPiston::ResetToIC(void)
 {
+  FGEngine::ResetToIC();
+
+  ManifoldPressure_inHg = Atmosphere->GetPressure() * psftoinhg; // psf to in Hg
+  MAP = Atmosphere->GetPressure() * psftopa;
+  TMAP = MAP;
+  double airTemperature_degK = RankineToKelvin(Atmosphere->GetTemperature());
+  OilTemp_degK = airTemperature_degK;
+  CylinderHeadTemp_degK = airTemperature_degK;
+  ExhaustGasTemp_degK = airTemperature_degK;
+  EGT_degC = ExhaustGasTemp_degK - 273;
+  Thruster->SetRPM(0.0);
+  RPM = 0.0;
+  OilPressure_psi = 0.0;
+}
+
+//%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+void FGPiston::Calculate(void)
+{
+  RunPreFunctions();
+
   if (FuelFlow_gph > 0.0) ConsumeFuel();
 
   Throttle = FCS->GetThrottlePos(EngineNumber);
   Mixture = FCS->GetMixturePos(EngineNumber);
 
-  //
   // Input values.
-  //
 
   p_amb = Atmosphere->GetPressure() * psftopa;
-  p_amb_sea_level = Atmosphere->GetPressureSL() * psftopa;
+  double p = Auxiliary->GetTotalPressure() * psftopa;
+  p_ram = (p - p_amb) * Ram_Air_Factor + p_amb;
   T_amb = RankineToKelvin(Atmosphere->GetTemperature());
 
   RPM = Thruster->GetRPM() * Thruster->GetGearRatio();
+  MeanPistonSpeed_fps =  ( RPM * Stroke) / (360); // AKA 2 * (RPM/60) * ( Stroke / 12) or 2NS
 
   IAS = Auxiliary->GetVcalibratedKTS();
 
@@ -288,10 +425,13 @@ double FGPiston::Calculate(void)
   //Assume lean limit at 22 AFR for now - thats a thi of 0.668
   //This might be a bit generous, but since there's currently no audiable warning of impending
   //cutout in the form of misfiring and/or rough running its probably reasonable for now.
-  if (equivalence_ratio < 0.668)
-    Running = false;
+
+  //  if (equivalence_ratio < 0.668)
+  //    Running = false;
 
   doEnginePower();
+  if (IndicatedHorsePower < 0.1250) Running = false;
+
   doEGT();
   doCHT();
   doOilTemperature();
@@ -303,8 +443,32 @@ double FGPiston::Calculate(void)
   }
 
   PowerAvailable = (HP * hptoftlbssec) - Thruster->GetPowerRequired();
+  Thruster->Calculate(PowerAvailable);
 
-  return Thruster->Calculate(PowerAvailable);
+  RunPostFunctions();
+}
+
+//%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+
+double FGPiston::CalcFuelNeed(void)
+{
+  double dT = FDMExec->GetDeltaT() * Propulsion->GetRate();
+  FuelExpended = FuelFlowRate * dT;
+  return FuelExpended;
+}
+
+//%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+
+int FGPiston::InitRunning(void) {
+  Magnetos=3;
+  p_amb = Atmosphere->GetPressure() * psftopa;
+  double mix= p_amb / (101325.0*1.3);
+  FCS->SetMixturePos(EngineNumber, mix);
+  Thruster->SetRPM( 2.*IdleRPM/Thruster->GetGearRatio() );
+  //Thruster->SetRPM( 1000 );
+  Running=true;
+// cout <<"Set Running in FGPiston. RPM:" << Thruster->GetRPM()*Thruster->GetGearRatio() <<" Pressure:"<<p_amb<<" Mixture:"<< mix <<endl;
+  return 1;
 }
 
 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
@@ -318,7 +482,6 @@ void FGPiston::doEngineStartup(void)
   // (spark, fuel, starter motor etc)
   bool spark;
   bool fuel;
-
   // Check for spark
   Magneto_Left = false;
   Magneto_Right = false;
@@ -351,10 +514,10 @@ void FGPiston::doEngineStartup(void)
 
   if (!Running && spark && fuel) {  // start the engine if revs high enough
     if (Cranking) {
-      if ((RPM > 450) && (crank_counter > 175)) // Add a little delay to startup
+      if ((RPM > IdleRPM*0.8) && (crank_counter > 175)) // Add a little delay to startup
         Running = true;                         // on the starter
     } else {
-      if (RPM > 450)                            // This allows us to in-air start
+      if (RPM > IdleRPM*0.8)                            // This allows us to in-air start
         Running = true;                         // when windmilling
     }
   }
@@ -368,7 +531,7 @@ void FGPiston::doEngineStartup(void)
   if (Running) {
     if (RPM == 0) {
       Running = false;
-    } else if ((RPM <= 480) && (Cranking)) {
+    } else if ((RPM <= IdleRPM *0.8 ) && (Cranking)) {
       Running = false;
     }
   }
@@ -389,15 +552,20 @@ void FGPiston::doEngineStartup(void)
 
 void FGPiston::doBoostControl(void)
 {
-  if(BoostSpeed < BoostSpeeds - 1) {
-    // Check if we need to change to a higher boost speed
-    if(p_amb < BoostSwitchPressure[BoostSpeed] - BoostSwitchHysteresis) {
-      BoostSpeed++;
-    }
-  } else if(BoostSpeed > 0) {
-    // Check if we need to change to a lower boost speed
-    if(p_amb > BoostSwitchPressure[BoostSpeed - 1] + BoostSwitchHysteresis) {
-      BoostSpeed--;
+  if(BoostManual) {
+    if(BoostSpeed > BoostSpeeds-1) BoostSpeed = BoostSpeeds-1;
+    if(BoostSpeed < 0) BoostSpeed = 0;
+  } else {
+    if(BoostSpeed < BoostSpeeds - 1) {
+      // Check if we need to change to a higher boost speed
+      if(p_amb < BoostSwitchPressure[BoostSpeed] - BoostSwitchHysteresis) {
+        BoostSpeed++;
+      }
+    } if(BoostSpeed > 0) {
+      // Check if we need to change to a lower boost speed
+      if(p_amb > BoostSwitchPressure[BoostSpeed - 1] + BoostSwitchHysteresis) {
+        BoostSpeed--;
+      }
     }
   }
 }
@@ -411,65 +579,56 @@ void FGPiston::doBoostControl(void)
  * from the throttle position, turbo/supercharger boost control
  * system, engine speed and local ambient air density.
  *
- * TODO: changes in MP should not be instantaneous -- introduce
- * a lag between throttle changes and MP changes, to allow pressure
- * to build up or disperse.
+ * Inputs: p_amb, Throttle,
+ *         MeanPistonSpeed_fps, dt
  *
- * Inputs: minMAP, maxMAP, p_amb, Throttle
- *
- * Outputs: MAP, ManifoldPressure_inHg
+ * Outputs: MAP, ManifoldPressure_inHg, TMAP
  */
 
 void FGPiston::doMAP(void)
 {
-  if(RPM > 10) {
-    // Naturally aspirated
-    MAP = minMAP + (Throttle * (maxMAP - minMAP));
-    MAP *= p_amb / p_amb_sea_level;
-    if(Boosted) {
-      // If takeoff boost is fitted, we currently assume the following throttle map:
-      // (In throttle % - actual input is 0 -> 1)
-      // 99 / 100 - Takeoff boost
-      // 96 / 97 / 98 - Rated boost
-      // 0 - 95 - Idle to Rated boost (MinManifoldPressure to MaxManifoldPressure)
-      // In real life, most planes would be fitted with a mechanical 'gate' between
-      // the rated boost and takeoff boost positions.
-      double T = Throttle; // processed throttle value.
-      bool bTakeoffPos = false;
-      if(bTakeoffBoost) {
-        if(Throttle > 0.98) {
-          //cout << "Takeoff Boost!!!!\n";
-          bTakeoffPos = true;
-        } else if(Throttle <= 0.95) {
-          bTakeoffPos = false;
-          T *= 1.0 / 0.95;
-        } else {
-          bTakeoffPos = false;
-          //cout << "Rated Boost!!\n";
-          T = 1.0;
-        }
-      }
-      // Boost the manifold pressure.
-      MAP *= BoostMul[BoostSpeed];
-      // Now clip the manifold pressure to BCV or Wastegate setting.
-      if(bTakeoffPos) {
-        if(MAP > TakeoffMAP[BoostSpeed]) {
-          MAP = TakeoffMAP[BoostSpeed];
-        }
-      } else {
-        if(MAP > RatedMAP[BoostSpeed]) {
-          MAP = RatedMAP[BoostSpeed];
-        }
+  double Zt = (1-Throttle)*(1-Throttle)*Z_throttle; // throttle impedence
+  double Ze= MeanPistonSpeed_fps > 0 ? PeakMeanPistonSpeed_fps/MeanPistonSpeed_fps : 999999; // engine impedence
+
+  double map_coefficient = Ze/(Ze+Z_airbox+Zt);
+
+  // Add a one second lag to manifold pressure changes
+  double dMAP = (TMAP - p_ram * map_coefficient) * dt;
+  TMAP -=dMAP;
+
+  // Find the mean effective pressure required to achieve this manifold pressure
+  // Fixme: determine the HP consumed by the supercharger
+
+  PMEP = (TMAP - p_amb) * volumetric_efficiency; // Fixme: p_amb should be exhaust manifold pressure
+
+  if (Boosted) {
+    // If takeoff boost is fitted, we currently assume the following throttle map:
+    // (In throttle % - actual input is 0 -> 1)
+    // 99 / 100 - Takeoff boost
+    // In real life, most planes would be fitted with a mechanical 'gate' between
+    // the rated boost and takeoff boost positions.
+
+    bool bTakeoffPos = false;
+    if (bTakeoffBoost) {
+      if (Throttle > 0.98) {
+        bTakeoffPos = true;
       }
     }
+    // Boost the manifold pressure.
+    double boost_factor = (( BoostMul[BoostSpeed] - 1 ) / RatedRPM[BoostSpeed] ) * RPM + 1;
+    MAP = TMAP * boost_factor;
+    // Now clip the manifold pressure to BCV or Wastegate setting.
+    if (bTakeoffPos) {
+      if (MAP > TakeoffMAP[BoostSpeed]) MAP = TakeoffMAP[BoostSpeed];
+    } else {
+      if (MAP > RatedMAP[BoostSpeed]) MAP = RatedMAP[BoostSpeed];
+    }
   } else {
-    // rpm < 10 - effectively stopped.
-    // TODO - add a better variation of MAP with engine speed
-    MAP = Atmosphere->GetPressure() * psftopa;
+      MAP = TMAP;
   }
 
   // And set the value in American units as well
-  ManifoldPressure_inHg = MAP / 3386.38;
+  ManifoldPressure_inHg = MAP / inhgtopa;
 }
 
 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
@@ -479,7 +638,7 @@ void FGPiston::doMAP(void)
  * (used in CHT calculation for air-cooled engines).
  *
  * Inputs: p_amb, R_air, T_amb, MAP, Displacement,
- *   RPM, volumetric_efficiency
+ *   RPM, volumetric_efficiency,
  *
  * TODO: Model inlet manifold air temperature.
  *
@@ -488,112 +647,94 @@ void FGPiston::doMAP(void)
 
 void FGPiston::doAirFlow(void)
 {
+  double gamma = 1.3; // specific heat constants
+// loss of volumentric efficiency due to difference between MAP and exhaust pressure
+// Eq 6-10 from The Internal Combustion Engine - Charles Taylor Vol 1
+  double ve =((gamma-1)/gamma) +( CompressionRatio -(p_amb/MAP))/(gamma*( CompressionRatio - 1));
+// FGAtmosphere::GetDensity() * FGJSBBase::m3toft3 / FGJSBBase::kgtoslug;
   rho_air = p_amb / (R_air * T_amb);
-  double rho_air_manifold = MAP / (R_air * T_amb);
-  double displacement_SI = Displacement * in3tom3;
   double swept_volume = (displacement_SI * (RPM/60)) / 2;
-  double v_dot_air = swept_volume * volumetric_efficiency;
+  double v_dot_air = swept_volume * volumetric_efficiency *ve;
+
+  double rho_air_manifold = MAP / (R_air * T_amb);
   m_dot_air = v_dot_air * rho_air_manifold;
+
 }
 
 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 /**
  * Calculate the fuel flow into the engine.
  *
- * Inputs: Mixture, thi_sea_level, p_amb_sea_level, p_amb, m_dot_air
+ * Inputs: Mixture, thi_sea_level, p_amb, m_dot_air
  *
  * Outputs: equivalence_ratio, m_dot_fuel
  */
 
 void FGPiston::doFuelFlow(void)
 {
-  double thi_sea_level = 1.3 * Mixture;
-  equivalence_ratio = thi_sea_level * p_amb_sea_level / p_amb;
-  m_dot_fuel = m_dot_air / 14.7 * equivalence_ratio;
-  FuelFlow_gph = m_dot_fuel
-    * 3600                     // seconds to hours
-    * 2.2046                   // kg to lb
-    / 6.6;                     // lb to gal_us of kerosene
+  double thi_sea_level = 1.3 * Mixture; // Allows an AFR of infinity:1 to 11.3075:1
+  equivalence_ratio = thi_sea_level * 101325.0 / p_amb;
+//  double AFR = 10+(12*(1-Mixture));// mixture 10:1 to 22:1
+//  m_dot_fuel = m_dot_air / AFR;
+  m_dot_fuel = (m_dot_air * equivalence_ratio) / 14.7;
+  FuelFlowRate =  m_dot_fuel * 2.2046;  // kg to lb
+  FuelFlow_pph = FuelFlowRate  * 3600;  // seconds to hours
+  FuelFlow_gph = FuelFlow_pph / 6.0;    // Assumes 6 lbs / gallon
 }
 
 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 /**
  * Calculate the power produced by the engine.
  *
- * Currently, the JSBSim propellor model does not allow the
- * engine to produce enough RPMs to get up to a high horsepower.
- * When tested with sufficient RPM, it has no trouble reaching
- * 200HP.
+ * Inputs: ManifoldPressure_inHg, p_amb, RPM, T_amb, ISFC,
+ *   Mixture_Efficiency_Correlation, Cycles, MaxHP, PMEP,
+ *   MeanPistonSpeed_fps
  *
- * Inputs: ManifoldPressure_inHg, p_amb, p_amb_sea_level, RPM, T_amb,
- *   equivalence_ratio, Cycles, MaxHP
- *
- * Outputs: Percentage_Power, HP
+ * Outputs: PctPower, HP, FMEP, IndicatedHorsePower
  */
 
 void FGPiston::doEnginePower(void)
 {
+  IndicatedHorsePower = 0;
+  FMEP = 0;
   if (Running) {
-    double T_amb_degF = KelvinToFahrenheit(T_amb);
-    double T_amb_sea_lev_degF = KelvinToFahrenheit(288);
-
     // FIXME: this needs to be generalized
-    double ManXRPM;  // Convienience term for use in the calculations
-    if(Boosted) {
-      // Currently a simple linear fit.
-      // The zero crossing is moved up the speed-load range to reduce the idling power.
-      // This will change!
-      double zeroOffset = (minMAP / 2.0) * (IdleRPM / 2.0);
-      ManXRPM = MAP * (RPM > RatedRPM[BoostSpeed] ? RatedRPM[BoostSpeed] : RPM);
-      // The speed clip in the line above is deliberate.
-      Percentage_Power = ((ManXRPM - zeroOffset) / ((RatedMAP[BoostSpeed] * RatedRPM[BoostSpeed]) - zeroOffset)) * 107.0;
-      Percentage_Power -= 7.0;  // Another idle power reduction offset - see line above with 107.
-      if (Percentage_Power < 0.0) Percentage_Power = 0.0;
-      // Note that %power is allowed to go over 100 for boosted powerplants
-      // such as for the BCV-override or takeoff power settings.
-      // TODO - currently no altitude effect (temperature & exhaust back-pressure) modelled
-      // for boosted engines.
-    } else {
-      ManXRPM = ManifoldPressure_inHg * RPM; // Note that inHg must be used for the following correlation.
-      Percentage_Power = (6e-9 * ManXRPM * ManXRPM) + (8e-4 * ManXRPM) - 1.0;
-//      Percentage_Power += ((T_amb_sea_lev_degF - T_amb_degF) * 7 /120);
-      Percentage_Power += ((T_amb_sea_lev_degF - T_amb_degF) * 7 * dt);
-      if (Percentage_Power < 0.0) Percentage_Power = 0.0;
-      else if (Percentage_Power > 100.0) Percentage_Power = 100.0;
-    }
+    double ME, percent_RPM, power;  // Convienience term for use in the calculations
+    ME = Mixture_Efficiency_Correlation->GetValue(m_dot_fuel/m_dot_air);
 
-    double Percentage_of_best_power_mixture_power =
-      Power_Mixture_Correlation->GetValue(14.7 / equivalence_ratio);
+    percent_RPM = RPM/MaxRPM;
+// Guestimate engine friction losses from Figure 4.4 of "Engines: An Introduction", John Lumley
+    FMEP = (-FMEPDynamic * MeanPistonSpeed_fps * fttom - FMEPStatic);
 
-    Percentage_Power *= Percentage_of_best_power_mixture_power / 100.0;
+    power = 1;
 
-    if (Boosted) {
-      HP = Percentage_Power * RatedPower[BoostSpeed] / 100.0;
-    } else {
-      HP = Percentage_Power * MaxHP / 100.0;
-    }
+    if ( Magnetos != 3 ) power *= SparkFailDrop;
 
-  } else {
 
+    IndicatedHorsePower = (FuelFlow_pph / ISFC )* ME * power;
+
+  } else {
     // Power output when the engine is not running
     if (Cranking) {
       if (RPM < 10) {
-        HP = StarterHP;
-      } else if (RPM < 480) {
-        HP = StarterHP + ((480 - RPM) / 10.0);
+        IndicatedHorsePower = StarterHP;
+      } else if (RPM < IdleRPM*0.8) {
+        IndicatedHorsePower = StarterHP + ((IdleRPM*0.8 - RPM) / 8.0);
         // This is a guess - would be nice to find a proper starter moter torque curve
       } else {
-        HP = StarterHP;
+        IndicatedHorsePower = StarterHP;
       }
-    } else {
-      // Quick hack until we port the FMEP stuff
-      if (RPM > 0.0)
-        HP = -1.5;
-      else
-        HP = 0.0;
     }
   }
-  //cout << "Power = " << HP << '\n';
+
+  // Constant is (1/2) * 60 * 745.7
+  // (1/2) convert cycles, 60 minutes to seconds, 745.7 watts to hp.
+  double pumping_hp = ((PMEP + FMEP) * displacement_SI * RPM)/(Cycles*22371);
+
+  HP = IndicatedHorsePower + pumping_hp - 1.5; //FIXME 1.5 static friction should depend on oil temp and configuration
+//  cout << "pumping_hp " <<pumping_hp << FMEP << PMEP <<endl;
+  PctPower = HP / MaxHP ;
+//  cout << "Power = " << HP << "  RPM = " << RPM << "  Running = " << Running << "  Cranking = " << Cranking << endl;
 }
 
 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
@@ -601,7 +742,7 @@ void FGPiston::doEnginePower(void)
  * Calculate the exhaust gas temperature.
  *
  * Inputs: equivalence_ratio, m_dot_fuel, calorific_value_fuel,
- *   Cp_air, m_dot_air, Cp_fuel, m_dot_fuel, T_amb, Percentage_Power
+ *   Cp_air, m_dot_air, Cp_fuel, m_dot_fuel, T_amb, PctPower
  *
  * Outputs: combustion_efficiency, ExhaustGasTemp_degK
  */
@@ -620,7 +761,7 @@ void FGPiston::doEGT(void)
     heat_capacity_exhaust = (Cp_air * m_dot_air) + (Cp_fuel * m_dot_fuel);
     delta_T_exhaust = enthalpy_exhaust / heat_capacity_exhaust;
     ExhaustGasTemp_degK = T_amb + delta_T_exhaust;
-    ExhaustGasTemp_degK *= 0.444 + ((0.544 - 0.444) * Percentage_Power / 100.0);
+    ExhaustGasTemp_degK *= 0.444 + ((0.544 - 0.444) * PctPower);
   } else {  // Drop towards ambient - guess an appropriate time constant for now
     combustion_efficiency = 0;
     dEGTdt = (RankineToKelvin(Atmosphere->GetTemperature()) - ExhaustGasTemp_degK) / 100.0;
@@ -634,7 +775,7 @@ void FGPiston::doEGT(void)
  * Calculate the cylinder head temperature.
  *
  * Inputs: T_amb, IAS, rho_air, m_dot_fuel, calorific_value_fuel,
- *   combustion_efficiency, RPM
+ *   combustion_efficiency, RPM, MaxRPM, Displacement, Cylinders
  *
  * Outputs: CylinderHeadTemp_degK
  */
@@ -643,21 +784,21 @@ void FGPiston::doCHT(void)
 {
   double h1 = -95.0;
   double h2 = -3.95;
-  double h3 = -0.05;
+  double h3 = -140.0; // -0.05 * 2800 (default maxrpm)
 
-  double arbitary_area = 1.0;
+  double arbitary_area = Displacement/360.0;
   double CpCylinderHead = 800.0;
-  double MassCylinderHead = 8.0;
+  double MassCylinderHead = CylinderHeadMass * Cylinders;
 
   double temperature_difference = CylinderHeadTemp_degK - T_amb;
-  double v_apparent = IAS * 0.5144444;
+  double v_apparent = IAS * Cooling_Factor;
   double v_dot_cooling_air = arbitary_area * v_apparent;
   double m_dot_cooling_air = v_dot_cooling_air * rho_air;
   double dqdt_from_combustion =
     m_dot_fuel * calorific_value_fuel * combustion_efficiency * 0.33;
   double dqdt_forced = (h2 * m_dot_cooling_air * temperature_difference) +
-    (h3 * RPM * temperature_difference);
-  double dqdt_free = h1 * temperature_difference;
+    (h3 * RPM * temperature_difference / MaxRPM);
+  double dqdt_free = h1 * temperature_difference * arbitary_area;
   double dqdt_cylinder_head = dqdt_from_combustion + dqdt_forced + dqdt_free;
 
   double HeatCapacityCylinderHead = CpCylinderHead * MassCylinderHead;
@@ -670,25 +811,27 @@ void FGPiston::doCHT(void)
 /**
  * Calculate the oil temperature.
  *
- * Inputs: Percentage_Power, running flag.
+ * Inputs: CylinderHeadTemp_degK, T_amb, OilPressure_psi.
  *
  * Outputs: OilTemp_degK
  */
 
 void FGPiston::doOilTemperature(void)
 {
-  double idle_percentage_power = 2.3;        // approximately
   double target_oil_temp;        // Steady state oil temp at the current engine conditions
   double time_constant;          // The time constant for the differential equation
+  double efficiency = 0.667;     // The aproximate oil cooling system efficiency // FIXME: may vary by engine
 
-  if (Running) {
-    target_oil_temp = 363;
-    time_constant = 500;        // Time constant for engine-on idling.
-    if (Percentage_Power > idle_percentage_power) {
-      time_constant /= ((Percentage_Power / idle_percentage_power) / 10.0); // adjust for power
-    }
+//  Target oil temp is interpolated between ambient temperature and Cylinder Head Tempurature
+//  target_oil_temp = ( T_amb * efficiency ) + (CylinderHeadTemp_degK *(1-efficiency)) ;
+  target_oil_temp = CylinderHeadTemp_degK + efficiency * (T_amb - CylinderHeadTemp_degK) ;
+
+  if (OilPressure_psi > 5.0 ) {
+    time_constant = 5000 / OilPressure_psi; // Guess at a time constant for circulated oil.
+                                            // The higher the pressure the faster it reaches
+                                            // target temperature.  Oil pressure should be about
+                                            // 60 PSI yielding a TC of about 80.
   } else {
-    target_oil_temp = RankineToKelvin(Atmosphere->GetTemperature());
     time_constant = 1000;  // Time constant for engine-off; reflects the fact
                            // that oil is no longer getting circulated
   }
@@ -702,7 +845,7 @@ void FGPiston::doOilTemperature(void)
 /**
  * Calculate the oil pressure.
  *
- * Inputs: RPM
+ * Inputs: RPM, MaxRPM, OilTemp_degK
  *
  * Outputs: OilPressure_psi
  */
@@ -710,8 +853,8 @@ void FGPiston::doOilTemperature(void)
 void FGPiston::doOilPressure(void)
 {
   double Oil_Press_Relief_Valve = 60; // FIXME: may vary by engine
-  double Oil_Press_RPM_Max = 1800;    // FIXME: may vary by engine
-  double Design_Oil_Temp = 358;              // degK; FIXME: may vary by engine
+  double Oil_Press_RPM_Max = MaxRPM * 0.75;    // 75% of max rpm FIXME: may vary by engine
+  double Design_Oil_Temp = 358;          // degK; FIXME: may vary by engine
   double Oil_Viscosity_Index = 0.25;
 
   OilPressure_psi = (Oil_Press_Relief_Valve / Oil_Press_RPM_Max) * RPM;
@@ -720,33 +863,33 @@ void FGPiston::doOilPressure(void)
     OilPressure_psi = Oil_Press_Relief_Valve;
   }
 
-  OilPressure_psi += (Design_Oil_Temp - OilTemp_degK) * Oil_Viscosity_Index;
+  OilPressure_psi += (Design_Oil_Temp - OilTemp_degK) * Oil_Viscosity_Index * OilPressure_psi / Oil_Press_Relief_Valve;
 }
 
 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 
-string FGPiston::GetEngineLabels(string delimeter)
+string FGPiston::GetEngineLabels(const string& delimiter)
 {
   std::ostringstream buf;
 
-  buf << Name << "_PwrAvail[" << EngineNumber << "]" << delimeter
-      << Name << "_HP[" << EngineNumber << "]" << delimeter
-      << Name << "_equiv_ratio[" << EngineNumber << "]" << delimeter
-      << Name << "_MAP[" << EngineNumber << "]" << delimeter
-      << Thruster->GetThrusterLabels(EngineNumber, delimeter);
+  buf << Name << " Power Available (engine " << EngineNumber << " in HP)" << delimiter
+      << Name << " HP (engine " << EngineNumber << ")" << delimiter
+      << Name << " equivalent ratio (engine " << EngineNumber << ")" << delimiter
+      << Name << " MAP (engine " << EngineNumber << " in inHg)" << delimiter
+      << Thruster->GetThrusterLabels(EngineNumber, delimiter);
 
   return buf.str();
 }
 
 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 
-string FGPiston::GetEngineValues(string delimeter)
+string FGPiston::GetEngineValues(const string& delimiter)
 {
   std::ostringstream buf;
 
-  buf << PowerAvailable << delimeter << HP << delimeter
-      << equivalence_ratio << delimeter << MAP << delimeter
-      << Thruster->GetThrusterValues(EngineNumber, delimeter);
+  buf << PowerAvailable << delimiter << HP << delimiter
+      << equivalence_ratio << delimiter << ManifoldPressure_inHg << delimiter
+      << Thruster->GetThrusterValues(EngineNumber, delimiter);
 
   return buf.str();
 }
@@ -782,13 +925,24 @@ void FGPiston::Debug(int from)
       cout << "      MinManifoldPressure: " << MinManifoldPressure_inHg << endl;
       cout << "      MaxManifoldPressure: " << MaxManifoldPressure_inHg << endl;
       cout << "      MinMaP (Pa):         " << minMAP << endl;
-      cout << "      MaxMaP (Pa): "         << maxMAP << endl;
+      cout << "      MaxMaP (Pa):         " << maxMAP << endl;
       cout << "      Displacement: "        << Displacement             << endl;
+      cout << "      Bore: "                << Bore                     << endl;
+      cout << "      Stroke: "              << Stroke                   << endl;
+      cout << "      Cylinders: "           << Cylinders                << endl;
+      cout << "      Cylinders Head Mass: " <<CylinderHeadMass          << endl;
+      cout << "      Compression Ratio: "   << CompressionRatio         << endl;
       cout << "      MaxHP: "               << MaxHP                    << endl;
       cout << "      Cycles: "              << Cycles                   << endl;
       cout << "      IdleRPM: "             << IdleRPM                  << endl;
-      cout << "      MaxThrottle: "         << MaxThrottle              << endl;
-      cout << "      MinThrottle: "         << MinThrottle              << endl;
+      cout << "      MaxRPM: "              << MaxRPM                   << endl;
+      cout << "      Throttle Constant: "   << Z_throttle               << endl;
+      cout << "      ISFC: "                << ISFC                     << endl;
+      cout << "      Volumetric Efficiency: " << volumetric_efficiency    << endl;
+      cout << "      PeakMeanPistonSpeed_fps: " << PeakMeanPistonSpeed_fps << endl;
+      cout << "      Intake Impedance Factor: " << Z_airbox << endl;
+      cout << "      Dynamic FMEP Factor: " << FMEPDynamic << endl;
+      cout << "      Static FMEP Factor: " << FMEPStatic << endl;
 
       cout << endl;
       cout << "      Combustion Efficiency table:" << endl;
@@ -796,8 +950,8 @@ void FGPiston::Debug(int from)
       cout << endl;
 
       cout << endl;
-      cout << "      Power Mixture Correlation table:" << endl;
-      Power_Mixture_Correlation->Print();
+      cout << "      Mixture Efficiency Correlation table:" << endl;
+      Mixture_Efficiency_Correlation->Print();
       cout << endl;
 
     }
@@ -819,11 +973,4 @@ void FGPiston::Debug(int from)
     }
   }
 }
-
-double
-FGPiston::CalcFuelNeed(void)
-{
-  return FuelFlow_gph / 3600 * 6 * State->Getdt() * Propulsion->GetRate();
-}
-
 } // namespace JSBSim