在2015年11月閉幕的第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽決賽中，清華大學(xué)代表隊以團(tuán)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(jì)安的作品《新型齒輪齒條式發(fā)動機(jī)的設(shè)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(jì)安的作品初衷是希望可以設(shè)計出一種結(jié)構(gòu)簡單、工程可行性高的新型齒輪齒條式發(fā)動機(jī),，借用齒輪齒條動力傳輸機(jī)構(gòu)提高傳統(tǒng)曲軸連桿式發(fā)動機(jī)的機(jī)械效率,，并改善其缸壁側(cè)壓力及摩擦耗能的問題。
2014年,，在去廣汽新能源部門學(xué)習(xí)內(nèi)燃機(jī)節(jié)能技術(shù)期間,，潘濟(jì)安經(jīng)過長期實踐和與技術(shù)人員的交流，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前主流的曲軸連桿式發(fā)動機(jī)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(cè)向壓力過大導(dǎo)致活塞組件與缸體摩擦較大，易導(dǎo)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(jī)構(gòu),，可以換種思路試試。”于是,，他提出在內(nèi)燃機(jī)中應(yīng)用齒輪齒條機(jī)構(gòu)進(jìn)行直線運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換,，實現(xiàn)動力輸出。
潘濟(jì)安的項目成果看似只更換了最前端的驅(qū)動部件,，實則需要完成多項研究來應(yīng)對內(nèi)燃機(jī)整體性能的完善,。首先，他研究了齒輪機(jī)構(gòu)的嚙合特性,，設(shè)計了一種齒輪齒條機(jī)構(gòu)作為內(nèi)燃機(jī)的動力傳輸裝置,。其次，他設(shè)計了可減小齒條運(yùn)行阻力的直線導(dǎo)軌,。再次,，他又設(shè)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(jìn)行噴油潤滑,，代替原內(nèi)燃機(jī)工作時的機(jī)油泵,。最后，為保證齒輪齒條準(zhǔn)確嚙合傳動,，他還設(shè)計一種槽輪機(jī)構(gòu)確保齒輪齒條正確嚙合,。通過實測，潘濟(jì)安設(shè)計的新型齒輪齒條式發(fā)動機(jī)的機(jī)械損失功較同級別汽油機(jī)相比降低17%,，在小型化動力設(shè)備領(lǐng)域具有極為廣闊的應(yīng)用前景,。
2013年從遼寧保送進(jìn)入清華大學(xué)的潘濟(jì)安在高中時就是個小發(fā)明家，他設(shè)計制作的機(jī)器人就曾經(jīng)獲得國內(nèi)和國際比賽的獎項,。進(jìn)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(xué)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,。
