柴油机是一种最常用的动力机械,被广泛应用于汽车、轮船、农业机械等领域中,缸套-活塞环作为柴油机内部最主要的摩擦副之一,它的摩擦润滑状态直接影响着发动机的效率、寿命,良好的润滑可以减小缸套-活塞环之间的摩擦,降低功率损耗,有效的避免设备故障的发生。但是由于缸套-活塞环工作环境的复杂性,往往难以实现在线检测,为了提高发动机的运行性能和可靠性,本文基于声发射(Acoustic emission,AE)检测技术对活塞环与缸套单位工作循环内的摩擦学行为展开研究,该方法对测试环境的要求不高,具有灵敏度高、诊断速度快等特点,可以实现润滑状态的无损在线非介入式检测。为了更好地将声发射信号与润滑状态相互联系起来,建立了微凸体-微凸体碰撞模型和微凸体-流体相互作用模型,其中微凸体-微凸体碰撞效应较多集中于上下止点附近,而微凸体-流体相互作用效应更多集中于冲程的中部,通过机理模型的建立为声发射信号的分析提供了坚实的理论基础,同时也为润滑状态的在线监测提供了可能。本文在某公司QCH1125型单缸柴油机上进行工况试验,获得不同转速、负载、粘度下缸体表面的声发射信号,利用小波降噪方法对固定角度的噪声信号进行剔除,进行小波分解,确定了最佳小波分解层数,并根据速度与声发射信号的相关性提出自适应阈值降噪法,实现了冲程中部声发射信号的重构,并对重构后的信号进行包络处理,求取均方根值来作为表征润滑状态的参数。试验结果表明:由于流体-微凸体相互作用效应所产生的AE信号主要集中体现在活塞冲程中部,因为在冲程中部油膜厚度和活塞速度均为最大,所以流体-微凸体相互作用效应要更加明显,AE信号幅值的有效值与转速、润滑油粘度成正相关关系,而负载对流体-微凸体相互作用效果并不明显,这与建模预测趋势是相符合的,同时也证明了基于活塞速度曲线的自适应阈值降噪法的正确性。为了验证所提出监测方法的有效性,基于内燃机台架开展了两种典型润滑故障的试验检测分析:润滑不良状态下,油量的减小使得行程中部动压润滑效果减弱,形成的油膜厚度减小,导致流体-微凸体相互作用的效果减弱,但是行程中微凸体-微凸体碰撞所产生的AE信号幅值明显增加,油液中颗粒物与微凸体摩擦增强,证明了润滑开始出现异常。润滑油含水时由于润滑油粘度的变化,导致流体-微凸体相互作用效果减弱,而微凸体-微凸体碰撞效应变化不大,因为粘度对微凸体-微凸体碰撞效应影响不大。本文提出的基于声发射信号分析的内燃机摩擦润滑状态识别方法可以有效识别复杂润滑故障,为缸套-活塞环的摩擦润滑状态监测提供了一种新的无损在线检测手段。