Moteur Ericsson

John Ericsson est à l'origine de plusieurs types de moteurs, dont plusieurs à apport de chaleur externe. Plus de neuf variantes (à cycles de Joule, Stirling, Diesel...) sont référencées par certains auteurs^[2], mais seul un moteur réalise le cycle d'Ericsson.

Breveté par John Ericsson en 1833 (brevet anglais n^o 6409/1833^[3]), ce moteur a été produit en un seul exemplaire, d'une puissance 3,7 kW (5 ch) à 55 tours par minute^[4]. La pression en sortie de compresseur et dans l'échangeur chaud est de 3,7 atmosphères. Celle en sortie de détendeur et d'échangeur froid s'élève à une atmosphère. La température en entrée du cylindre de détente est de 525 °C, pour une sortie de 276 °C et une sortie de cylindre de compression à 153 °C.

Le rendement du M1833 se situe entre 5 et 10 % (8,7 % selon Ivo Kolin^[2]).

L'évolution des températures permet de constater une élévation en sortie du cylindre de compression et un refroidissement en sortie du cylindre de détente, ce qui indique une évolution adiabatique et, donc, la réalisation d'un cycle de Joule.

Ce moteur ne semble pas avoir survécu.

La première représentation connue du moteur est publiée, en 1851, dans l'Appleton’s mechanics' magazine and engineers' journal, qui décrit le brevet déposé par John Ericsson et portant sur un moteur calorique^[5]. La deuxième représentation du moteur est attribuée à William Johnson pour The Imperial Cyclopaedia of Machinery, en 1853. Compte tenu de la qualité de cette gravure et de sa disponibilité, plusieurs sources auraient été enclines à considérer l'année 1853 comme étant celle de l'apparition du moteur^{[réf. nécessaire]}.

Il semblerait que deux exemplaires aient été réalisés (un sur le sol américain, aux États-Unis et un testé en France), ainsi qu'une version multi-cylindres pour le navire Ericsson^[6]. Le moteur testé en France a produit 2 à 3 kW entre 30 et 50 tours par minute. Ses dimensions étaient plus importantes que celles du M1833, en raison de la présence d'un cylindre de détente de diamètre 1 504 mm et de compression de 1 240 mm avec course identique de 230 mm.

Les températures dans la machine sont les suivantes :

• Au cylindre de compression, à l'admission de 85,5 °C et en sortie de 146,4 °C ;
• Le foyer est à 343 °C ;
• Au cylindre de détente, à l'admission de 311,4 °C et en sortie de 244 °C.

La pression dans le moteur est de 1,4 à 1,65 atmosphère en sortie de compresseur, dans le réservoir et à l'admission. Le rendement minimum du M1851 est calculé comme étant de 2,45 %.

Aucun des moteurs ne semble avoir survécu.

Le cycle thermodynamique décrit par le fluide utilisé dans le M1851 est appelé le cycle d'Ericsson^[7].

Cette section ne cite pas suffisamment ses sources (décembre 2021). 

Pour l'améliorer, ajoutez des références de qualité et vérifiables (comment faire ?) ou le modèle {{Référence nécessaire}} sur les passages nécessitant une source.

Plusieurs autres représentations de moteurs sont attribuées à John Ericsson, cependant la rareté des gravures d'époques ne permet aucunement d'attester de la paternité réelle de ces machines. De plus, dans ses mémoires, ce dernier ne livre aucun détail sur ses machines, certainement inquiet de dévoiler des informations à ses concurrents. Cette partie est encore réduite dans ses mémoires, éclipsée par le succès d'autres réalisations majeures, telles que son navire USS Monitor, premier cuirassé, ainsi que par des travaux de sa fin de vie sur le rayonnement et sa détermination.

En 1899, dans son livre Machines à vapeur et machines thermiques diverses, J. Dejust intègre une gravure du moteur d'Ericsson avec un régénérateur utilisé après les soupapes^[8]. Cette version semble n'avoir jamais existé et résulterait d'une confusion entre les machines de Stirling et d'Ericsson.

Le 14 décembre 1858, John Ericsson obtient le brevet d'une nouvelle machine, dont la fumée est utilisée à l'intérieur du moteur. Il s'agit ici du premier véritable succès commercial d'un moteur par John Ericsson. La fabrication s'étend aux États-Unis^[9] et au Canada (par exemple Charles Pierson^[pas clair]) et apparaît sous licence dans plusieurs pays européens (Allemagne, Royaume-Uni...). Plus de 3 000 exemplaires seront produits. Quelques machines ont survécu et sont encore visibles dans des musées (Cnam de Paris, Deutsches Museum^[10] ou dans des collections privées).

À partir de 1878^{[réf. souhaitée]}, John Ericsson s'intéresse à une solution utilisant un cycle de Stirling avec un déplaceur et élabore un nouveau moteur, en partenariat avec la DeLameter Iron Works (en), puis la Rider-Ericsson Engine Company (en). Il brevette son travail en 1880 sous le nom de « Air-Engine » (moteur à air)^[11]. Ce moteur rencontre également le succès, sa production est établie aux États-Unis jusqu'au début de la Première Guerre mondiale. De tous les moteurs à cycle Stirling conçus, il s'agit de la version la plus commune, bien que rare, car centenaire ; certains brocanteurs spécialisés dans les moteurs anciens en proposent encore à la vente.

Ses caractéristiques majeures sont : un cycle circulaire non alternatif du gaz ; un échangeur de chaleur à contre-flux ; la possibilité de stocker une différence de pression interne, pour démarrer seul, contrairement au moteur Stirling^[12].

Quatre temps structurent le fonctionnement du moteur^[13] :

1. Aspiration de l'air frais et évacuation de l'air chaud ;
2. Mise en pression de l'air frais à température constante ;
3. Chauffage de l'air frais ;
4. Augmentation de la pression et activation du piston grâce à l'air chauffé.

Puis, le cycle recommence.