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首先，回顾一下四冲程内燃发动机的气门作用以及其工作原理可能很重要。
本质上，进气门和排气门每个活塞至少要有一个，但是F1赛车（以及许多现代公路赛车）每个都要使用两个。以下描述将使用“阀”单数，但应理解，在多阀发动机中，气门同步运行-也就是说，无论发动机有一个或两个进气门，它们在每个位置都处于相同位置及时。
当活塞向下移动（远离阀门）然后关闭时，进气门允许燃料/空气混合物进入气缸，然后混合气可以被上升的活塞压缩。然后由火花点燃，产生的小爆炸将活塞推回原位。那是大功率。最终，当排气门打开并将排气从气缸中推出时，活塞又恢复原状。
从上面的描述中应该显而易见的是，阀必须与活塞上下移动的操作精确地同步。如果它们不同步，则发动机将具有较小的功率（如果它们稍微偏离正时），或者根本不运转（如果它们严重偏离正时），或者通过使活塞撞到发动机中而破坏发动机。阀门弯曲或折断（在某些设计中）。几十年来，直到目前，大多数发动机都使用凸轮将阀门向下推（打开），并使用弹簧再次关闭阀门。它价格低廉，可靠，高效且经过充分验证的设计具有局限性。
当发动机转速上升时，气门必须更快。根据目前的规定，F1赛车的转速最高可达到15,000 RPM。前几个赛季的赛车涨得更高。典型的公路车的“红线”大约是其一半。（“红线”是指转速表上的实际红线，用于指示“如果超出此点，则可能会严重损坏发动机！”）当发动机转得如此快时，弹簧就成为问题。。首先，它需要非常迅速地采取行动。我们可以通过使用更硬的弹簧来使其更快地关闭气门，但是每次凸轮旋转以关闭气门时，我们都需要花费更多的能量来压缩弹簧。此外，还发现在某些发动机转速接近弹簧共振频率的情况下，气门不会以应有的速度关闭，因此某些赛车发动机使用两个或三个同心弹簧而共振频率不同，以克服这一问题。
雷诺最初成功地使用了一种方法（是的，我知道它们实际上并不设在巴黎，但是我无法抗拒使用标题），随后所有F1发动机制造商很快便使用了气动阀。本质上，它只是一个充满惰性气体（如氮气）的隔膜，其作用像弹簧，但速度更快。它们还具有重量轻的优点，这是赛车工程师始终感兴趣的。请记住，虽然气动阀可以在较低的RPM下使用，但它们要解决的问题是在如此高的RPM上，远远超过家庭轿车可以承受的RPM，因此这就是为什么（尚未）在公路上使用它们的原因。汽车。还有一个名为“系统控轨道“基本上使用两个凸轮凸角-一个打开阀门，另一个将其关闭。据我所知，还没有曾经在F1中使用（请原谅我范吉奥，因为我是有罪的！ 在1954年梅赛德斯-奔驰W196采用控轨道气门嘴），而主要用户是骑着杜卡迪的摩托车。这已经足够长了，因此在此我不再赘述。
我一直在描述的凸轮系统效果很好，但这是一个折衷方案。每个气门打开的时间和持续时间由凸轮轴凸角的形状和发动机的速度确定。在发动机的RPM范围内的某个点上，特定的凸轮轴提供了最佳的持续时间和正时，但仅在那一点上。对于所有其他发动机速度，效率或功率或两者都将是次优的。理想情况下，我们希望更好地控制阀门，以确保理想设置达到一个以上的特定RPM值。
有许多解决方法。一种简单的实现方法是每个阀门有两个凸轮凸角，并使用一个执行器来改变实际打开阀门的方式。这实际上就是本田的VTEC系统所做的。通过不断改变凸轮正时，我们甚至可以做得更好，这就是丰田的VVT-i，宝马的VANOS和保时捷的Variocam系统所能做到的。它们都具有略微改变凸轮正时的能力，从而使发动机能够在更大范围的发动机转速下以峰值功率运行。
很好，但是我们可以想象进一步发展。更好的办法是完全消除凸轮并在计算机控制下使用电磁阀。显然，螺线管和控制它的计算机都必须精确地复制当前由凸轮机械提供的正时，但是它在减轻重量和极其灵活的控制方面都具有显着的潜在优势，允许逐时动态调整气门正时。但是，事实证明，要真正可靠地实现这一点非常困难，因此尚未生产出使用这种技术的生产引擎。有传言说科尼塞格接近，但我们当中很少有人能够负担得起其中之一。
答案可能会让您惊讶：它们都不是。如果您阅读了《2016年一级方程式技术法规》（谁没有？！），您将看到以下内容：
5.9.2不允许使用可变气门正时和可变气门升程曲线系统。
所以你有它。尽管F1发动机有很多很酷的技术，包括气动阀“弹簧”，但您可以在缺少底色和罩盖的情况下，在灰色的1999 Honda Prelude中自鸣得意地走在街上。当前的F1汽车具有-可变气门正时。