在2015年11月闭幕的第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛决赛中，清华大学代表队以团体总分450分的成绩，第六次捧起“挑战杯”。在清华选送的六件作品中，汽车系2013级本科生潘济安的作品《新型齿轮齿条式发动机的设计制造与研究》在决赛中斩获特等奖，而该作品也是由他独立完成的。
潘济安的作品初衷是希望可以设计出一种结构简单、工程可行性高的新型齿轮齿条式发动机，借用齿轮齿条动力传输机构提高传统曲轴连杆式发动机的机械效率，并改善其缸壁侧压力及摩擦耗能的问题。
2014年，在去广汽新能源部门学习内燃机节能技术期间，潘济安经过长期实践和与技术人员的交流，发现当前主流的曲轴连杆式发动机存在一些不足。例如：燃料燃烧产生的压力传递效率低；经常出现因侧向压力过大导致活塞组件与缸体摩擦较大，易导致磨损；而且很难实现小型化、微型化。他想：“为什么一定要用曲柄连杆机构，可以换种思路试试。”于是，他提出在内燃机中应用齿轮齿条机构进行直线运动和旋转运动转换，实现动力输出。
潘济安的项目成果看似只更换了最前端的驱动部件，实则需要完成多项研究来应对内燃机整体性能的完善。首先，他研究了齿轮机构的啮合特性，设计了一种齿轮齿条机构作为内燃机的动力传输装置。其次，他设计了可减小齿条运行阻力的直线导轨。再次，他又设计油压阻尼器用于吸收齿条换向带来的能量，并对齿轮、齿条和轴承进行喷油润滑，代替原内燃机工作时的机油泵。最后，为保证齿轮齿条准确啮合传动，他还设计一种槽轮机构确保齿轮齿条正确啮合。通过实测，潘济安设计的新型齿轮齿条式发动机的机械损失功较同级别汽油机相比降低17%，在小型化动力设备领域具有极为广阔的应用前景。
2013年从辽宁保送进入清华大学的潘济安在高中时就是个小发明家，他设计制作的机器人就曾经获得国内和国际比赛的奖项。进入清华后，他更是感受到汽车系浓厚的科技氛围。他说，汽车系科协对参加“挑战杯”的同学们都非常重视，动员和普及工作做得很多，他的获奖也离不开老师和系科协一路上的支持。
