基于随机森林的高强化柴油机关键摩擦副磨损诊断方法

刘杰; 冯海波; 刘峰春; 谢俊; 陈创; 董红霞; 李闯; 毛玉欣

doi:10.19471/j.cnki.1673-6397.2025.06.009

内燃机与动力装置 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (6) : 58 -64. DOI: 10.19471/j.cnki.1673-6397.2025.06.009

基于随机森林的高强化柴油机关键摩擦副磨损诊断方法

刘杰, 冯海波, 刘峰春, 谢俊, 陈创, 董红霞, 李闯, 毛玉欣

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摘要

为明确柴油机润滑油中包含的摩擦副磨损信息，对某强化柴油机耐久试验过程中的170组润滑油液进行光谱分析，运用非线性拟合方法分析油液中Fe、Cu、Al元素的质量分数与关键摩擦副磨损的相关性；采用Python编程软件构建基于Fe元素的随机森林预测模型，并结合受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线评价预测模型的准确性。结果表明：与关键摩擦副磨损关联的主要元素Fe、Cu、Al的质量分数显著集中于特定区间，Fe-Al元素的质量分数可用来关联活塞-活塞环-缸套摩擦副磨损，Fe-Cu元素的质量分数可用来关联曲轴-曲轴瓦摩擦副磨损；根据Fe、Cu、Al元素的质量分数设置磨损正常区间和磨损警觉区间，构建的Fe元素随机森林预测模型的准确率为88.24%;与关键摩擦副磨损关联的3种主要金属元素Fe、Cu、Al的质量分数存在强非线性相关关系，磨损警觉区间可作为诊断高强化柴油机活塞-活塞环-缸套和曲轴-曲轴瓦这两类关键摩擦副异常磨损的补充依据。