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[flightgear.git] / src / FDM / JSBSim / models / propulsion / FGPiston.cpp
index a18a8624e099173140e97da57353c7312c95b4ff..c687b31e86beb323d6c8162c864046efcd783b18 100644 (file)
@@ -7,7 +7,7 @@
  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
@@ -43,12 +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 1.58 2011/06/13 15:23:09 jentron Exp $";
 static const char *IdHdr = ID_PISTON;
 
 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
@@ -59,20 +64,22 @@ FGPiston::FGPiston(FGFDMExec* exec, Element* el, int engine_number)
   : FGEngine(exec, el, engine_number),
   R_air(287.3),                  // Gas constant for air J/Kg/K
   rho_fuel(800),                 // estimate
-  calorific_value_fuel(47.3e6),
+  calorific_value_fuel(47.3e6),  // J/Kg
   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 = State->Getdt();
+  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;
@@ -80,10 +87,20 @@ FGPiston::FGPiston(FGFDMExec* exec, Element* el, int engine_number)
   MaxHP = 200;
   MinManifoldPressure_inHg = 6.5;
   MaxManifoldPressure_inHg = 28.5;
-  BSFC = -1;
-
-  // Initialisation
-  volumetric_efficiency = 0.8;  // Actually f(speed, load) but this will get us running
+  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;
+  StaticFriction_HP = 1.5;
 
   // These are internal program variables
 
@@ -99,6 +116,7 @@ FGPiston::FGPiston(FGFDMExec* exec, Element* el, int engine_number)
   BoostSpeed = 0;
   Boosted = false;
   BoostOverride = 0;
+  BoostManual = 0;
   bBoostOverride = false;
   bTakeoffBoost = false;
   TakeoffBoost = 0.0;   // Default to no extra takeoff-boost
@@ -160,6 +178,8 @@ 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("static-friction"))
+    StaticFriction_HP = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("static-friction","HP");
   if (el->FindElement("sparkfaildrop"))
     SparkFailDrop = Constrain(0, 1 - el->FindElementValueAsNumber("sparkfaildrop"), 1);
   if (el->FindElement("cycles"))
@@ -173,13 +193,37 @@ FGPiston::FGPiston(FGFDMExec* exec, Element* el, int engine_number)
   if (el->FindElement("minthrottle"))
     MinThrottle = el->FindElementValueAsNumber("minthrottle");
   if (el->FindElement("bsfc"))
-    BSFC = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("bsfc", "LBS/HP*HR");
+    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"))
@@ -208,28 +252,79 @@ FGPiston::FGPiston(FGFDMExec* exec, Element* el, int engine_number)
       RatedAltitude[2] = el->FindElementValueAsNumberConvertTo("ratedaltitude3", "FT");
   }
 
-  MaxManifoldPressure_Percent = MaxManifoldPressure_inHg / 29.92;
-  // Create a BSFC to match the engine if not provided
-  if (BSFC < 0) {
-      BSFC = ( Displacement * MaxRPM * volumetric_efficiency ) / (9411 * MaxHP);
-      BSFC *= (MaxManifoldPressure_Percent * MaxManifoldPressure_Percent * MaxManifoldPressure_Percent);
+  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-StaticFriction_HP));
+// 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;
-      MaxManifoldPressure_Percent = MaxManifoldPressure_inHg / 29.92;
   }
+  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.c_str(), &HP);
+  PropertyManager->Tie(property_name, &HP);
   property_name = base_property_name + "/bsfc-lbs_hphr";
-  PropertyManager->Tie(property_name.c_str(), &BSFC);
+  PropertyManager->Tie(property_name, &ISFC);
   property_name = base_property_name + "/volumetric-efficiency";
-  PropertyManager->Tie(property_name.c_str(), &volumetric_efficiency);
-  minMAP = MinManifoldPressure_inHg * inhgtopa;  // inHg to Pa
-  maxMAP = MaxManifoldPressure_inHg * inhgtopa;
-  StarterHP = sqrt(MaxHP) * 0.4;
+  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);
+  property_name = base_property_name + "/engine-rpm";
+  PropertyManager->Tie(property_name, this, &FGPiston::getRPM);
+  property_name = base_property_name + "/oil-temperature-degF";
+  PropertyManager->Tie(property_name, this, &FGPiston::getOilTemp_degF);
+  property_name = base_property_name + "/oil-pressure-psi";
+  PropertyManager->Tie(property_name, this, &FGPiston::getOilPressure_psi);
+  property_name = base_property_name + "/egt-degF";
+  PropertyManager->Tie(property_name, this, &FGPiston::getExhaustGasTemp_degF);
 
   // Set up and sanity-check the turbo/supercharging configuration based on the input values.
   if (TakeoffBoost > RatedBoost[0]) bTakeoffBoost = true;
@@ -277,9 +372,7 @@ FGPiston::FGPiston(FGFDMExec* exec, Element* el, int engine_number)
     BoostSpeed = 0;
   }
   bBoostOverride = (BoostOverride == 1 ? true : false);
-  if (MinThrottle < 0.12) MinThrottle = 0.12;  //MinThrottle is limited to 0.12 to prevent the
-                                               // throttle area equation from going negative
-                                               // 0.12 is 1% of maximum area
+  bBoostManual   = (BoostManual   == 1 ? true : false);
   Debug(0); // Call Debug() routine from constructor if needed
 }
 
@@ -300,6 +393,7 @@ void FGPiston::ResetToIC(void)
 
   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;
@@ -311,25 +405,24 @@ void FGPiston::ResetToIC(void)
 }
 
 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
-
-double FGPiston::Calculate(void)
+void FGPiston::Calculate(void)
 {
+  RunPreFunctions();
+
   if (FuelFlow_gph > 0.0) ConsumeFuel();
 
   Throttle = FCS->GetThrottlePos(EngineNumber);
-  // calculate the throttle plate angle.  1 unit is pi/2 radians.
-  ThrottleAngle = MinThrottle+((MaxThrottle-MinThrottle)*Throttle );
   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();
 
@@ -343,11 +436,12 @@ 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 (HP < 0.1250) Running = false;
+  if (IndicatedHorsePower < 0.1250) Running = false;
 
   doEGT();
   doCHT();
@@ -359,16 +453,16 @@ double FGPiston::Calculate(void)
     ((FGPropeller*)Thruster)->SetFeather(FCS->GetPropFeather(EngineNumber));
   }
 
-  PowerAvailable = (HP * hptoftlbssec) - Thruster->GetPowerRequired();
+  Thruster->Calculate(HP * hptoftlbssec);
 
-  return Thruster->Calculate(PowerAvailable);
+  RunPostFunctions();
 }
 
 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 
 double FGPiston::CalcFuelNeed(void)
 {
-  double dT = State->Getdt() * Propulsion->GetRate();
+  double dT = FDMExec->GetDeltaT() * Propulsion->GetRate();
   FuelExpended = FuelFlowRate * dT;
   return FuelExpended;
 }
@@ -377,9 +471,13 @@ double FGPiston::CalcFuelNeed(void)
 
 int FGPiston::InitRunning(void) {
   Magnetos=3;
-  //Thruster->SetRPM( 1.1*IdleRPM/Thruster->GetGearRatio() );
-  Thruster->SetRPM( 1000 );
+  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;
 }
 
@@ -394,7 +492,6 @@ void FGPiston::doEngineStartup(void)
   // (spark, fuel, starter motor etc)
   bool spark;
   bool fuel;
-
   // Check for spark
   Magneto_Left = false;
   Magneto_Right = false;
@@ -465,15 +562,20 @@ 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--;
+      }
     }
   }
 }
@@ -487,57 +589,53 @@ void FGPiston::doBoostControl(void)
  * from the throttle position, turbo/supercharger boost control
  * system, engine speed and local ambient air density.
  *
- * Inputs: p_amb, Throttle, MaxManifoldPressure_Percent, ThrottleAngle
- *         RPM, MaxRPM
+ * Inputs: p_amb, Throttle,
+ *         MeanPistonSpeed_fps, dt
  *
- * Outputs: MAP, ManifoldPressure_inHg
+ * Outputs: MAP, ManifoldPressure_inHg, TMAP
  */
 
 void FGPiston::doMAP(void)
 {
- // estimate throttle plate area.  This maps 0.2 -> 0.1 for historical performance reasons
-    double throttle_area = ThrottleAngle * 1.125 - 0.125;
-    map_coefficient = pow ((throttle_area * MaxManifoldPressure_Percent),RPM/MaxRPM);
-    MAP = p_amb * map_coefficient;
-
-    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.
-      double boost_factor = BoostMul[BoostSpeed] * map_coefficient * RPM/RatedRPM[BoostSpeed];
-      if (boost_factor < 1.0) boost_factor = 1.0;  // boost will never reduce the MAP
-      MAP *= 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];
-        }
+  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 {
+      MAP = TMAP;
+  }
 
   // And set the value in American units as well
   ManifoldPressure_inHg = MAP / inhgtopa;
@@ -550,7 +648,7 @@ void FGPiston::doMAP(void)
  * (used in CHT calculation for air-cooled engines).
  *
  * Inputs: p_amb, R_air, T_amb, MAP, Displacement,
- *   RPM, volumetric_efficiency, ThrottleAngle
+ *   RPM, volumetric_efficiency,
  *
  * TODO: Model inlet manifold air temperature.
  *
@@ -559,20 +657,25 @@ 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 displacement_SI = Displacement * in3tom3;
   double swept_volume = (displacement_SI * (RPM/60)) / 2;
-  double v_dot_air = swept_volume * volumetric_efficiency * map_coefficient;
+  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
  */
@@ -593,58 +696,54 @@ void FGPiston::doFuelFlow(void)
 /**
  * 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,
- *   Mixture_Efficiency_Correlation, Cycles, MaxHP
+ * Inputs: ManifoldPressure_inHg, p_amb, RPM, T_amb, ISFC,
+ *   Mixture_Efficiency_Correlation, Cycles, MaxHP, PMEP,
+ *   MeanPistonSpeed_fps
  *
- * 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 ME, friction, percent_RPM, power;  // Convienience term for use in the calculations
+    double ME, percent_RPM, power;  // Convienience term for use in the calculations
     ME = Mixture_Efficiency_Correlation->GetValue(m_dot_fuel/m_dot_air);
 
     percent_RPM = RPM/MaxRPM;
-    friction = 1 - (percent_RPM * percent_RPM * percent_RPM * percent_RPM/10);
-    if (friction < 0 ) friction = 0;
-    power = friction;
+// Guestimate engine friction losses from Figure 4.4 of "Engines: An Introduction", John Lumley
+    FMEP = (-FMEPDynamic * MeanPistonSpeed_fps * fttom - FMEPStatic);
+
+    power = 1;
 
     if ( Magnetos != 3 ) power *= SparkFailDrop;
 
 
-    HP = (FuelFlow_gph * 6.0 / BSFC )* ME * map_coefficient * power;
+    IndicatedHorsePower = (FuelFlow_pph / ISFC )* ME * power;
 
   } else {
-
     // Power output when the engine is not running
     if (Cranking) {
       if (RPM < 10) {
-        HP = StarterHP;
+        IndicatedHorsePower = StarterHP;
       } else if (RPM < IdleRPM*0.8) {
-        HP = StarterHP + ((IdleRPM*0.8 - RPM) / 8.0);
+        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;
     }
   }
-  Percentage_Power = HP / MaxHP ;
+
+  // 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 - StaticFriction_HP; //FIXME 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;
 }
 
@@ -653,7 +752,7 @@ 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
  */
@@ -668,11 +767,10 @@ void FGPiston::doEGT(void)
   if ((Running) && (m_dot_air > 0.0)) {  // do the energy balance
     combustion_efficiency = Lookup_Combustion_Efficiency->GetValue(equivalence_ratio);
     enthalpy_exhaust = m_dot_fuel * calorific_value_fuel *
-                              combustion_efficiency * 0.33;
+                              combustion_efficiency * 0.30;
     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);
   } else {  // Drop towards ambient - guess an appropriate time constant for now
     combustion_efficiency = 0;
     dEGTdt = (RankineToKelvin(Atmosphere->GetTemperature()) - ExhaustGasTemp_degK) / 100.0;
@@ -686,7 +784,7 @@ void FGPiston::doEGT(void)
  * Calculate the cylinder head temperature.
  *
  * Inputs: T_amb, IAS, rho_air, m_dot_fuel, calorific_value_fuel,
- *   combustion_efficiency, RPM, MaxRPM
+ *   combustion_efficiency, RPM, MaxRPM, Displacement, Cylinders
  *
  * Outputs: CylinderHeadTemp_degK
  */
@@ -697,19 +795,19 @@ void FGPiston::doCHT(void)
   double h2 = -3.95;
   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 / MaxRPM);
-  double dqdt_free = h1 * temperature_difference;
+  double dqdt_free = h1 * temperature_difference * arbitary_area;
   double dqdt_cylinder_head = dqdt_from_combustion + dqdt_forced + dqdt_free;
 
   double HeatCapacityCylinderHead = CpCylinderHead * MassCylinderHead;
@@ -729,7 +827,6 @@ void FGPiston::doCHT(void)
 
 void FGPiston::doOilTemperature(void)
 {
-  double idle_percentage_power = 0.023;        // 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
@@ -741,8 +838,8 @@ void FGPiston::doOilTemperature(void)
   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.
+                                            // target temperature.  Oil pressure should be about
+                                            // 60 PSI yielding a TC of about 80.
   } else {
     time_constant = 1000;  // Time constant for engine-off; reflects the fact
                            // that oil is no longer getting circulated
@@ -780,28 +877,28 @@ void FGPiston::doOilPressure(void)
 
 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 
-string FGPiston::GetEngineLabels(string delimeter)
+string FGPiston::GetEngineLabels(const string& delimiter)
 {
   std::ostringstream buf;
 
-  buf << Name << " Power Available (engine " << EngineNumber << " in HP)" << delimeter
-      << Name << " HP (engine " << EngineNumber << ")" << delimeter
-      << Name << " equivalent ratio (engine " << EngineNumber << ")" << delimeter
-      << Name << " MAP (engine " << EngineNumber << ")" << delimeter
-      << Thruster->GetThrusterLabels(EngineNumber, delimeter);
+  buf << Name << " Power Available (engine " << EngineNumber << " in ft-lbs/sec)" << 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 << (HP * hptoftlbssec) << delimiter << HP << delimiter
+      << equivalence_ratio << delimiter << ManifoldPressure_inHg << delimiter
+      << Thruster->GetThrusterValues(EngineNumber, delimiter);
 
   return buf.str();
 }
@@ -837,14 +934,24 @@ 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 << "      BSFC: "                << BSFC                     << 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;