Ett av problemen med konventionella bilmotorkonstruktioner är att kolven rör sig i en rak linje upp och ner i sina cylindrar för att producera vad som kallas fram- och återgående rörelse.
Inuti en dubbelrotor Wankel
Ändå kräver väghjulen en annan typ av rörelse - roterande rörelse. För att omvandla fram- och återgående rörelse till roterande rörelse är kolvarna kopplade till vevaxeln så att när kolvarna går upp och ner får de vevaxeln att rotera. Vevaxelns roterande rörelse kan sedan överföras till väghjulen för att driva dem runt.
En bilmotor skulle vara mycket enklare om kolvarna kunde rotera istället för att röra sig upp och ner eftersom den roterande rörelsen som sålunda skapas sedan skulle kunna överföras direkt till väghjulen (även om växling fortfarande skulle vara gynnsam).
En ytterligare fördel med en sådan roterande motor skulle vara att kolvarna alltid skulle röra sig i samma riktning - en cirkel. Ingen av motorns kraft skulle gå till spillo genom att stoppa kolvarna i slutet av deras slag och accelerera dem igen i motsatt riktning, som händer i en fram- och återgående motor.
Trots idéns tilltalande har endast en typ av roterande motor någonsin använts framgångsrikt i bilar. Detta är Wankel-motorn, utvecklad av FelixWankel.
Han började forska om roterande kompressorer 1938. Efter andra världskriget gick han ihop med NSU (en tysk biltillverkare som senare blev en del av VW Audi) för att förvandla sina kompressorer till en praktisk förbränningsmotor.
År 1957 hade Wankel byggt en experimentell roterande motor som kördes på en testbädd, och 1964 erbjöds denna motor till allmänheten i NSU WankelSpyder. Den här lilla sportbilen med bakmotor hade en 498 cc Wankel-motor, men den kunde utveckla 50 hk och hade en topphastighet på 95 mph (152 km per timme).
Spydern träffade aldrig riktigt allmänheten, och bilen som verkligen gjorde Wankelmotorns berömmelse var NSU R080, som hyllades till Årets bil 1968. Denna har en dubbelrotormotor på 995c och kunde nå 110mph (176km per timme). ).
Hjärtat i Wankelmotorn är en tresidig kolv som kallas rotorrevolving inuti rotorhuset. På varje sida av höljet finns en gavel.
Rotorns sidor är böjda till tre lober och rotorhuset är grovt format till en fet siffra på åtta så att när rotorn roterar blir mellanrummet mellan vardera sidan av rotorn och huset omväxlande större och mindre. Detta ständigt föränderliga gap är nyckeln till förbränningsprocessen.
Bränsle/luftblandningen är tidsinställd för att komma in i huset vid en punkt då den instängda volymen mellan husväggen och en av rotorns lober ökar. När denna volym ökar skapar den ett vakuum som drar in bränsle/luftblandningen genom portar i huset och ändplattan.
När rotorn rör sig runt börjar denna volym att krympa, vilket komprimerar bränsle/luftblandningen. Denna blandning passerar sedan över tändstiftet, placerat i husets vägg. Tändstiftet tänds för att antända blandningen, vilket får den att expandera och driva rotorn runt sin cykel. Vid denna tidpunkt ökar volymen mellan rotorn och huset för att tillåta denna expansion av gaserna. Slutligen minskar volymen igen, vilket tvingar ut avfallsgaserna genom avgasportarna.
Rotorn går alltså igenom samma fyrtaktscykel som en fram- och återgående motor - induktion, kompression, kraft och avgas - men var och en av rotorns tre lober går igenom denna process kontinuerligt, så det finns tre kraftslag för varje rotorvarv.
Genom rotorns centrum löper en utgående axel, till vilken rotorn är kopplad med ett system av planetväxlar liknande det i en automatisk växellåda (se system 44 och 45). Växeln gör att rotorn kan följa en aneccentrisk bana så att de tre rotorspetsarna kontinuerligt vidrör huset.
När rotorn roterar, driver den runt denna axel. Axeln bär denna roterande rörelse till transmissionen och så till väghjulen.
Kompression 
Tändning 
Avgaser 
Designen på Wankelmotorn gör att den inte har några ventiler - bränsle/luftblandningen går helt enkelt in i och lämnar kammaren genom portar i rotorhuset och ändplattan. Därför har den heller inga vippor, kamaxel eller stötstänger.
Detta betyder att Wankel har ungefär hälften av antalet delar av en fram- och återgående motor. Den är också lättare och mer kompakt. Men den behöver fortfarande många av samma tillbehör som andra motorer - startmotor, generator, kylsystem, förgasare eller bränsleinsprutning, oljepump och så vidare. När motorn väl är installerad med alla dessa, förlorar den mycket av fördelen med sin egen kompakthet och lättare vikt.
Ändå fick Wankel-motorn i Ro80 stor beröm för sin smidiga gång och brist på vibrationer. Detta berodde delvis på att motorn rakade två rotorer i linje med varandra men i separata hus. Var och en roterade ungefär samma utgående axel, men deras timing var inställd 180° så att all obalanserande kraft som produceras av en rotor skulle upphävas av samma krafter från den andra rotorn, och så att de tillsammans skulle producera en mer händelserik rörelse.
När den grundläggande designen av Wankel hade etablerats, blev problem snart uppenbara. Det ena var tätningsslitage. Rotorerna är tätade på alla sidor för att säkerställa att gaser inte sipprar förbi spetsarna från höljets högkompressionsdelar till lågkompressionsdelarna. Dessa tätningar var benägna att slitas och gå sönder, vilket gjorde att motorn tappade kompression och därmed kraft.
På en kolvmotor görs denna tätning dels av ventilerna och dels av kolvringarna, men tätningarna på Wankelmotorn medförde särskilda problem.
Tätningarna var minst effektiva vid låga motorvarvtal, där de måste förses med fjädrar för att hålla dem pressade mot sidan av huset.
Men vid höga motorvarvtal tvingar en kombination av centrifugalkrafter och höga gastryck tätningarna mycket hårdare mot huset. Den resulterande friktionen innebar en förlust av kraft och avsevärt slitage på tätningarna, som snart gick sönder.
Tidiga Wankels hade tätningar gjorda av kol, men senare design hade specialgjutjärnstätningar, som visade sig mer hållbara. För att ge extra skydd fick insidan av höljet och gavelplåtarna en slitstark beläggning.
Det andra stora problemet är förslitningen av den åttaformade löpytan som orsakas av att tätningarna "klatter". Detta resulterar i korrugeringar på löpytan och förkortar motorns livslängd.
Det andra problemet med Wankelmotorn är formen på förbränningskammaren. I en typisk kolvmotor är kammaren ungefär halvsfärisk, vilket hjälper till att säkerställa att bränsle/luftblandningen brinner jämnt och progressivt. I en Wankelmotor är förbränningskammaren oundvikligen lång och platt, en form som gör optimal förbränning mycket svårare.
En dellösning på förbränningskammarproblemet var att montera två tändstift placerade en bit ifrån varandra. Mazda - vars RX-7 nu är den enda Wankel-motorbilen som säljs i Storbritannien idag (se nedan) - tog denna princip på höjden genom att montera två pluggar, där en plugg avfyrade en bråkdel av en sekund senare än den andra. Detta arrangemang kräver två separata tändsystem med två spolar.
Trots Wankels kraft och smidiga prestanda har den hittills misslyckats med att fånga den stora majoriteten av biltillverkarna.
Den främsta orsaken är dess höga bränsleförbrukning orsakad av tendensen hos bränsle/luftblandningen att brinna ojämnt. Ojämn förbränning i Wankelmotorn skapar också ett annat problem - höga utsläppsnivåer av delförbrända kolväten (avgasföroreningar).
Under åren sedan R080 satte de teoretiska fördelarna med Wankelengine fram, har det förekommit olika oljekriser och fortsatt tryck från regeringar och allmänheten för lägre avgasemissionsnivåer och bättre bränsleförbrukning.
Inget av dessa krav gynnar Wankel-motorn och dessutom har det inneburit att de flesta biltillverkare har behövt ägna mycket tid och pengar för att förbättra effektiviteten hos sina befintliga motorer.
