在2015年11月閉幕的第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽決賽中，清華大學代表隊以團體總分450分的成績,，第六次捧起“挑戰(zhàn)杯”,。在清華選送的六件作品中，汽車系2013級本科生潘濟安的作品《新型齒輪齒條式發(fā)動機的設計制造與研究》在決賽中斬獲特等獎,，而該作品也是由他獨立完成的,。
潘濟安的作品初衷是希望可以設計出一種結構簡單、工程可行性高的新型齒輪齒條式發(fā)動機,，借用齒輪齒條動力傳輸機構提高傳統(tǒng)曲軸連桿式發(fā)動機的機械效率,，并改善其缸壁側壓力及摩擦耗能的問題。
2014年,，在去廣汽新能源部門學習內燃機節(jié)能技術期間,，潘濟安經(jīng)過長期實踐和與技術人員的交流，發(fā)現(xiàn)當前主流的曲軸連桿式發(fā)動機存在一些不足,。例如：燃料燃燒產(chǎn)生的壓力傳遞效率低,；經(jīng)常出現(xiàn)因側向壓力過大導致活塞組件與缸體摩擦較大，易導致磨損,；而且很難實現(xiàn)小型化,、微型化。他想：“為什么一定要用曲柄連桿機構，可以換種思路試試,。”于是,，他提出在內燃機中應用齒輪齒條機構進行直線運動和旋轉運動轉換，實現(xiàn)動力輸出,。
潘濟安的項目成果看似只更換了最前端的驅動部件,，實則需要完成多項研究來應對內燃機整體性能的完善。首先,，他研究了齒輪機構的嚙合特性,，設計了一種齒輪齒條機構作為內燃機的動力傳輸裝置。其次,，他設計了可減小齒條運行阻力的直線導軌,。再次，他又設計油壓阻尼器用于吸收齒條換向帶來的能量,，并對齒輪,、齒條和軸承進行噴油潤滑，代替原內燃機工作時的機油泵,。最后,，為保證齒輪齒條準確嚙合傳動，他還設計一種槽輪機構確保齒輪齒條正確嚙合,。通過實測,，潘濟安設計的新型齒輪齒條式發(fā)動機的機械損失功較同級別汽油機相比降低17%，在小型化動力設備領域具有極為廣闊的應用前景,。
2013年從遼寧保送進入清華大學的潘濟安在高中時就是個小發(fā)明家,，他設計制作的機器人就曾經(jīng)獲得國內和國際比賽的獎項。進入清華后,，他更是感受到汽車系濃厚的科技氛圍,。他說，汽車系科協(xié)對參加“挑戰(zhàn)杯”的同學們都非常重視,，動員和普及工作做得很多,，他的獲獎也離不開老師和系科協(xié)一路上的支持。
