No se debe confundir con el cambio de sincronización de la ignición, alterar el árbol de levas modificará la sincronización de los eventos de válvula en relación con dónde se localiza el cigüeñal. Cambiar la sincronización de la ignición provoca que la bujía encienda antes, mientras que un cambio en la sincronización del árbol de levas provocará que las válvulas de ingesta y/o del escape se abran y cierren antes en el ciclo del motor. Cambiar cualquiera de las dos afecta el desempeño del motor, pero un árbol de levas que es instalado apropiadamente en una posición avanzada puede mejorar el desempeño notablemente.

Eventos de válvula de cuatro tiempos

Los motores de cuatro ciclos desempeñan una admisión, compresión, potencia y tiempo de escape en cada ciclo. Cada ciclo requiere dos revoluciones completas del cigüeñal. El árbol de levas, que controla la acción de las válvulas, gira a la mitad de la velocidad del cigüeñal. Controla el movimiento de las válvulas del motor. Las válvulas de admision y del escape están sincronizadas precisamente para abrir y cerrar basándose en la influencia del árbol de levas y cada una tiene su propia acción.

Tiempo de admisión

La válvula de admisión se abre ligeramente antes de que el pistón esté en la parte superior del cilindro. Mientras el pistón se mueve hacia abajo, el aire y el combustible son inyectados. Lentamente después de que el pistón comienza a elevarse de nuevo, la válvula de admisión se cierra para el ciclo de compresión. La ignición toma lugar cuando el pistón se acerca a la parte superior del diámetro del cilindro (TDC, por sus siglas en inglés, o punto muerto superior).

Tiempo del escape

Una vez que la mezcla de aire/combustible ha sido encendida, el pistón es forzado hacia abajo en el momento de la potencia. Poco antes de que la parte inferior del pistón se mueva (BDC, por sus siglas en inglés), la válvula del escape se comienza a abrir. Mientras que el pistón regresa al TDC, el escape es forzado a pasar la válvula del escape abierta y el ciclo se repite.

Efectos del avance del árbol de levas

Avanzar un árbol de levas de su posición original provoca que todos los tiempos de válvula estén adelantados en el ciclo. Un avance de 4 grados provocará que cada tiempo de apertura y cierre ocurra 4 grados más rápido que antes, cambiando la habilidad del cilindro de acumular presión. Por ejemplo, si el tiempo de cierre de admisión está diseñado para suceder a 55 grados después del punto muerto inferior (ABDC, por sus siglas en inglés) ahora se cerrará a 51 grados ABDC, o 4 grados antes. Lo mismo sucede con los tiempos del escape (pasarán 4 grados antes), incluso aunque no sucedan hasta después del punto muerto superior (ATDC, por sus siglas en inglés) del movimiento del pistón.

Efecto sobre la presión del cilindro

Aunque todos los tiempos de válvulas sucedan antes, el mayor impacto de un árbol de levas avanzado será para cerrar la válvula de admisión antes en el tiempo de compresión. Esto significa que un mayor volumen de aire y combustible queda atrapado y comprimido antes de ser encendido y tiene el efecto de crear más esfuerzo de torsión y potencia. Sin embargo, si se acumula demasiada presión, el calor extremo puede provocar un ligero ruido como "ping" (detonación). Un avance en la sincronización del árbol de levas puede requerir el uso de combustibles con octanos más altos para evitar esto.