Δεσμοδρομική Κίνηση Βαλβίδων Όπως είναι γνωστό, στους τετράχρονους εμβολοφόρους παλινδρομικούς κινητήρες, η πλήρωση και εκκένωση των κυλίνδρων γίνεται με τη βοήθεια ειδικών μεταλλικών βαλβίδων. Οι βαλβίδες αυτές ανοίγουν με τη βοήθεια των έκκεντρων του εκκεντροφόρου άξονα, τα οποία πιέζουν την πάνω πλευρά των βαλβίδων. Το κλείσιμο, η επιστροφή δηλαδή των βαλβίδων στην έδρα τους επιτυγχάνεται με την βοήθεια ειδικών μεταλλικών σπειροειδών ελατηρίων τα οποία προσαρμόζονται στο άνω άκρο των βαλβίδων. Η παραπάνω μέθοδος κίνησης των βαλβίδων χρησιμοποιείται στην πλειοψηφία των εμβολοφόρων 4χρονων κινητήρων. Ωστόσο εμφανίζονται κάποια σημαντικά προβλήματα τα οποία οδηγούν τους μηχανολόγους στην αναζήτηση νέων μεθόδων κίνησης των βαλβίδων. Βασικό πρόβλημα του συστήματος επιστροφής της βαλβίδας με ελατήριο, είναι η απώλειες ενέργειας. Προκειμένου λοιπόν να επιτευχθεί απόλυτη στεγανοποίηση του κυλίνδρου, τα ελατήρια επαναφοράς των βαλβίδων εφαρμόζουν πολύ μεγάλη τάση στην κάθε βαλβίδα. Όταν λοιπόν πρέπει ο εκκεντροφόρος να πιέσιε τη βαλβίδα, πρέπει να υπερνικήσει την τάση του ελατηρίου, με αποτέλεσμα τη δαπάνη ενέργειας από τον κινητήρα. Ένα άλλο πρόβλημα που εμφανίζεται είναι η αναπήδηση των βαλβίδων σε υψηλούς ρυθμούς περιστροφής του κινητήρα. Όταν λοιπόν ο κινητήρας λειτουργεί στις ψηλές στροφές, η διάρκεια της βύθισης και την
επιστροφής των βαλβίδων είναι ελάχιστη. Έτσι το ωστήριο της βαλβίδας δεν προλαβαίνει να ακολουθήσει την πορεία του εκκέντρου που το πιέζει και έτσι σημειώνει αναπήδηση. Αυτή η αναπήδηση των βαλβίδων συνοδεύεται από μείωση της απόδοσης, αλλά και της αξιοπιστίας αφού σημειώνονται μεγάλες καταπονήσεις στις βαλβίδες. Για το λόγο αυτό, στους αγωνιστικούς κινητήρες οι οποίοι λειτουργούν συνήθως στις υψηλές στροφές, τοποθετούνται ενισχυμένα ή διπλά ελατήρια επαναφοράς, τα οποία εξαλείφουν το φαινόμενο της αναπήδησης, αλλά καταναλώνουν ακόμα περισσότερη ενέργεια από τον κινητήρα. Τη λύση στα παραπάνω προβλήματα έδωσε ένα πρωτοποριακό σύστημα κίνησης των βαλβίδων που πρωτοπαρουσιάστηκε το 1954 από τον Βρετανό μηχανικό Frank Hadfield Arnott. Στην πρωτότυπη μορφή του το σύστημα αυτό αποτελούσε μετατροπή ενός υπάρχοντος κινητήρα, του οποίου η κυλινδροκεφαλή ανακατασκευαζόταν. Στον κινητήρα αυτόν η κίνηση των βαλβίδων κατευθυνόταν από τον
εκκεντροφόρο, κατά τη διάρκεια της βύθισης αλλά και της επαναφοράς. Δεν υπήρχαν λοιπόν ελατήρια επαναφοράς, αλλά ουσιαστικά ο εκκεντροφόρος πίεζε και τραβούσε τη βαλβίδα μέσω δυο διαφορετικών εκκέντρων. Το σύστημα αυτό κίνησης των βαλβίδων ονομάζεται δεσμοδρομικό. Στις παραπάνω εικόνες φαίνεται ο κινητήρα J.A.P των 500 κυβικών εκατοστών στον οποίο πρωτοχρησιμοποιήθηκε η δεσμοδρομική κίνηση των βαλβίδων. Τα πλεονεκτήματα του δεσμοδρομικού συστήματος έγιναν αμέσως αντιληπτά, αφού ήταν προφανές ότι με την απουσία ελατηρίων επαναφοράς σημειωνόταν ραγδαία μείωση των απωλειών χωρίς όμως να παρουσιάζεται αναπήδηση των βαλβίδων. Έτσι λοιπόν η Ιταλική βιομηχανία μοτοσυκλετών Ducati υιοθέτησε τη λύση αυτή από το 1956 την οποία και εξέλιξε και χρησιμοποιεί μέχρι και σήμερα. Σήμερα η Ducati είναι η μοναδική εταιρία που χρησιμοποιεί τη δεσμοδρομική κίνηση βαλβίδων στα μοντέλα της, ωστόσο τα αποτελέσματα είναι θετικότατα και οι κινητήρες της είναι εκτός από πολύ αποδοτικοί και πολύ αξιόπιστοι. Στα τρισδιάστατα
σχήματα παρουσιάζεται η εξελιγμένη μορφή των δεσμοδρομικών βαλβίδων ύστερα από πολλά χρόνια εξέλιξης του συστήματος στους αγώνες αλλά και στην καθημερινή ζωή. Ηλεκτρομαγνητικές Βαλβίδες Η Γαλλική αυτοκινητοβιομηχανία Renault, τα τελευταία χρόνια κάνει έρευνες σχετικά με μια επαναστατική μέθοδο κίνησης των βαλβίδων με δυνάμεις ηλεκτρομαγνητικής φύσης. Η γαλλική εταιρία αναπτύσσει ένα σύστημα κίνησης των βαλβίδων με τη βοήθεια ηλεκτρομαγνητών, οι οποίοι θα ανοίγουν και θα κλείνουν τις βαλβίδες της εισαγωγής και της εξαγωγής ανάλογα με τους ηλεκτρικούς παλμούς που θα λαμβάνουν από την ηλεκτρονική μονάδα διαχείρισης του κινητήρα. Όπως φαίνεται κα στο παρακάτω σχήμα, το ηλεκτρομαγνητικό σύστημα της Renault θα τοποθετείται πάνω από κάθε μια βαλβίδα, την οποία και θα ελέγχει.
Όταν μπει σε λειτουργία το πρωτοποριακό αυτό σύστημα, η μορφή των κινητήρων θα αλλάξει ριζικά. Οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες της Renault καταργούν τη χρήση των εκκεντροφόρων, των ωστηρίων και αρκετών άλλων μηχανικών μερών. Αυτό θα έχει ως συνέπεια, τη μείωση του βάρους του κινητήρα, αλλά κυρίως την αύξηση της απόδοσης λόγω μικρότερων απωλειών ενέργειας στα διάφορα υποσυστήματα του κινητήρα. Η Renault μάλιστα δήλωσε πως η κατανάλωση ενέργειας των μηχανικά κινούμενων υποσυστημάτων του κινητήρα ισούται με περίπου το 10% της απόδοσης του. Επίσης, τα λιγότερα κινούμενα μέρη θα επιτρέψουν στους κινητήρες να πετύχουν υψηλότερους ρυθμούς περιστροφής άρα και μεγαλύτερες τιμές ειδικής ισχύος. Τέλος, τα ηλεκτρονικά συστήματα διαχείρισης του κινητήρα θα ελέγχουν πολλές περισσότερες παραμέτρους και θα μπορούν τα μεταβάλουν βασικά στοιχεία της λειτουργίας του κινητήρα τα οποία μέχρι σήμερα θεωρούνταν αμετάβλητα. Πιο συγκεκριμένα, θα μπορεί ο κινητήρας να δουλεύει κανονικά όταν απαιτείται η μέγιστη απόδοση, αλλά όταν δεν υπάρχει ανάγκη πολύ υψηλής απόδοσης, να μεταβάλλεται αυτόματα η λειτουργία του κινητήρα ο οποίος θα λειτουργεί πλέον ως 6χρονος, καταναλώνοντας σημαντικά λιγότερο καύσιμο. Στις παρακάτω εικόνες φαίνεται η εξάχρονη λειτουργία των κινητήρων με ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες που προτείνει η Renault.
Ο ριζοσπαστικός αυτός κινητήρας της Renault δεν έχει παρουσιαστεί ακόμα, ωστόσο πολλοί υποστηρίζουν ότι ο πρώτος που θα χρησιμοποιηθεί θα είναι αυτός που θα κινεί το μονοθέσιο της Renault στη Formula 1 το 2002. Άσχετα όμως με το πότε θα παρουσιαστούν στην αγορά τέτοιοι κινητήρες είναι βέβαιο πως η κατασκευή τους θα είναι τεράστιας σημασίας και θα εκτοξεύσει τις δυνατότητες των μηχανών εσωτερικής καύσης.