Unghiul manivelei se referă la poziția arborelui cotit al motorului în raport cu pistonul pe măsură ce se deplasează în interiorul peretelui cilindrului. Măsurat în grade, unghiul manivelei pentru un piston care se află în punctul mort superior (PMS) al cursei de compresie este zero grade unghiului arborelui cotit (CAD). Acest unghi este critic în determinarea momentului de aprindere, a secvenței de deschidere și închidere a supapelor și de livrare a combustibilului în aplicațiile cu injecție de combustibil. Deși nu este esențial pentru proprietarul sau mecanicul obișnuit, unghiul arborelui cotit este crucial în ecuațiile și formulele matematice care sunt utilizate pentru a determina viteza pistonului, viteza maximă a pistonului și alte date despre piston și biele la motoarele de curse.
Mulți mecanici înțeleg relația dintre piston și poziția sa TDC în peretele cilindrului, în ceea ce privește sincronizarea aprinderii. Setarea timpului de aprindere pentru a declanșa bujia cu câteva grade înainte sau după PMS poate fi un instrument neprețuit pentru obținerea performanțelor maxime de la un motor cu ardere internă. Nu este, totuși, înțeles de majoritatea mecanicilor amatori, ce relație are unghiul manivelei cu performanța unui motor la orice turație dată și nici modul în care această informație poate fi utilizată pentru a regla puterea motorului.
Unul dintre cei mai critici factori din interiorul oricărui motor cu ardere este viteza pistonului. Acest lucru determină capacitatea – precum și timpul – necesar unui motor pentru a trage un amestec proaspăt de combustibil și aer, pentru a purja gazele de eșapament dintr-un cilindru și pentru a comprima amestecul de combustibil și aer pentru ardere. Cu aceste cunoștințe, pot fi luate în considerare ratele adecvate de deschidere și închidere a supapelor, precum și designul lobului camei pentru a profita la maximum de acest timp critic. Aceste informații despre unghiul manivelei sunt deosebit de critice pentru cele mai noi motoare cu cursă.
Motoarele de cursă, denumite astfel datorită dimensiunilor modificate ale cursei pistonului, sunt proiectate pentru a profita de unghiul optim al manivelei. Acestea folosesc viteza îmbunătățită a pistonului pentru a goli și umple camerele de ardere. Dinamica îmbunătățită a unghiului manivelei acționează ca un compresor primitiv, utilizând cea mai rapidă parte a cursei pistonului pentru a împacheta cilindrii cu combustibil și aer. Dimpotrivă, unghiul ajută la determinarea timpului potrivit pentru deschiderea supapelor de evacuare pentru a utiliza cel mai bine cursa de putere, rămânând în același timp capabil să curețe gazele de evacuare uzate din cilindru. Înțelegerea unghiului manivelei permite unui constructor de motoare personalizat să proiecteze un motor utilizând lungimea optimă a bielei și înălțimea tijei pistonului pe un arbore cotit cu dimensiunile adecvate pentru a obține maximum de cai putere și cuplu.