従来の自動車エンジン設計の問題の1つは、ピストンがシリンダー内で上下に直線的に移動し、往復運動と呼ばれるものを生成することです。
ツインローターワンケルの内部
しかし、ロードホイールには別の種類のモーション（回転モーション）が必要です。往復運動を回転運動に変換するために、ピストンはクランクシャフトにリンクされているため、ピストンが上下すると、クランクシャフトが回転します。クランクシャフトの回転運動をロードホイールに伝達して、ロードホイールを回転させることができます。
ピストンが上下に動くのではなく回転できれば、自動車のエンジンははるかに簡単になります。これは、こうして生成された回転運動が直接車輪に伝達されるためです（ただし、ギアリングは必要です）。
このようなロータリーエンジンのさらなる利点は、ピストンが常に同じ方向、つまり円を描いて移動することです。ストロークの終わりにピストンを停止し、往復エンジンで発生するように反対方向にピストンを再び加速することによって、エンジンのパワーが無駄になることはありません。
このアイデアの魅力にもかかわらず、自動車で成功裏に使用されたロータリーエンジンは1種類だけです。これは、FelixWankelによって開発されたWankelエンジンです。
彼は1938年にロータリーコンプレッサーの研究を開始しました。第二次世界大戦後、NSU（後にVWアウディの一部となるドイツの自動車メーカー）と協力して、コンプレッサーを実用的な内燃エンジンに変えました。
1957年までに、ワンケルはテストベッドで稼働する実験用ロータリーエンジンを製造し、1964年にこのエンジンはNSUワンケルスパイダーで一般に提供されました。この小型のリアエンジンスポーツカーは、498ccのワンケルエンジンを搭載していましたが、50bhpを発生し、最高速度は95mph（152km /時）でした。
スパイダーは決して世間の注目を集めることはなく、ワンケルエンジンの名声を実際にもたらしたのは、1968年にCar of theYearとして高く評価されたNSUR080でした。これは995cのツインローターエンジンを搭載し、110mph（176km /時）に達する可能性があります。 。
ワンケルエンジンの心臓部は、ローターハウジング内で回転するローターと呼ばれる3面ピストンです。ハウジングの両側にはエンドプレートがあります。
ローターの側面は3つのローブに湾曲し、ローターハウジングはおおよそ8の太い形に成形されているため、ローターが回転すると、ローターの各側面とハウジングの間のギャップは交互に大きくなり、小さくなります。この絶えず変化するギャップは、燃焼プロセスの鍵です。
燃料/空気混合物は、ハウジングの壁とローターのローブの1つとの間の閉じ込められた体積が増加している時点でハウジングに入るタイミングがとられています。この量が増えると、真空が発生し、ハウジングのポートとエンドプレートから燃料と空気の混合気が吸い込まれます。
ローターが回転すると、この体積が縮小し始め、燃料と空気の混合気が圧縮されます。次に、この混合物はスパークプラグを通過し、ハウジングの壁にセットされます。スパークプラグが点火して混合気に点火し、そのサイクルでローターを膨張させて駆動します。この時点で、ローターとハウジングの間の容積が増加し、このガスの膨張が可能になります。最後に、容積が再び減少し、廃ガスが排気ポートから排出されます。
したがって、ローターは往復エンジンと同じ4ストロークサイクル（誘導、圧縮、動力、排気）を通過しますが、ローターの3つのローブのそれぞれがこのプロセスを連続的に通過するため、ローターの回転ごとに3つの動力ストロークがあります。
ローターの中心を通って走っているのは出力シャフトであり、自動ギアボックスと同様の遊星歯車のシステムによってローターがリンクされています（システム44および45を参照）。ギアリングにより、ローターは偏心軌道をたどることができるため、3つのローターチップが継続的にハウジングに接触します。
ローターが回転すると、このシャフトが回転します。シャフトはこの回転運動をトランスミッションに、そしてロードホイールに伝えます。
圧縮 
点火 
排気 
ワンケルエンジンの設計は、バルブがないことを意味します。燃料/空気混合物は、ローターハウジングとエンドプレートのポートからチャンバーに出入りするだけです。したがって、ロッカー、カムシャフト、プッシュロッドもありません。
これは、ワンケルが往復エンジンの部品数の約半分を持っていることを意味します。また、軽量でコンパクトです。ただし、スターター、ジェネレーター、冷却システム、キャブレターまたは燃料噴射、オイルポンプなど、他のエンジンと同じ付属品の多くが必要です。エンジンにこれらすべてを取り付けると、エンジン自体のコンパクトさと軽量化の利点の多くが失われます。
それにもかかわらず、Ro80のWankelエンジンは、そのスムーズな走行と振動の欠如で広く賞賛されました。これは、エンジンが2つのローターを互いに一列に並べて、別々のハウジングに配置したことが一因でした。それぞれが同じ出力シャフトを中心に回転しましたが、一方のローターによって生成された不均衡な力がもう一方のローターの同じ力によって相殺されるように、またそれらが共同でより均一な回転運動を生成するように、タイミングが180°に設定されました。
>ワンケルの基本設計が確立されると、すぐに問題が明らかになりました。 1つはシールの摩耗でした。ローターは、ハウジングの高圧縮部分から低圧縮部分への先端を越えてガスが浸透しないように、すべての側面が密閉されています。これらのシールは摩耗や破損が発生しやすく、エンジンの圧縮が失われ、出力が低下しました。
レシプロエンジンでは、このシールは一部がバルブによって、一部がピストンリングによって行われますが、ワンケルエンジンのシールには特定の問題がありました。
シールは、エンジン速度が低い場合に最も効果が低く、ハウジングの側面に押し付けられた状態を維持するためにスプリングを取り付ける必要があります。
しかし、高いエンジン速度では、遠心力と高いガス圧の組み合わせにより、シールがハウジングに対してはるかに強く押し付けられます。結果として生じた摩擦は、電力の損失とシールのかなりの摩耗を意味し、すぐに壊れました。
初期のワンケルにはカーボン製のシールがありましたが、後のデザインには特殊な鋳鉄製のシールがあり、より耐久性があることが証明されました。ハウジングとエンドプレートの内側をさらに保護するために、耐久性のあるコーティングが施されています。
2つ目の大きな問題は、シールの「チャタリング」によって引き起こされる8つの形状の走行面の摩耗です。これにより、走行面に波形が生じ、エンジンの寿命が短くなります。
ワンケルエンジンのもう1つの問題は、燃焼室の形状です。典型的なレシプロエンジンでは、チャンバーはほぼ半球形であり、燃料/空気混合気が均一かつ漸進的に燃焼することを保証するのに役立ちます。ワンケルエンジンでは、燃焼室は必然的に長く平らであり、最適な燃焼をはるかに困難にする形状です。
燃焼室の問題の部分的な解決策は、短い距離に配置された2つのスパークプラグを取り付けることでした。マツダ（RX-7は現在英国で販売されている唯一のワンケルエンジン車です（以下を参照））は、2つのプラグを取り付け、一方のプラグがもう一方のプラグよりも数分の1秒遅れて発火することで、この原理をさらに発展させました。この配置には、2つのコイルを備えた2つの別個の点火システムが必要です。
ワンケルのパワーとスムーズなパフォーマンスにもかかわらず、これまでのところ、自動車メーカーの大多数の間で追いつくことができていません。
主な理由は、燃料と空気の混合気が不均一に燃焼する傾向があるために燃料消費量が多いことです。ワンケルエンジンでの不均一な燃焼は、別の問題も引き起こします。それは、部分燃焼炭化水素の高い排出レベル（排気ガス汚染）です。
R080がWankelengineの理論上の利点を際立たせて以来、さまざまな石油危機が発生し、政府や一般市民から排気ガスレベルの低下と燃料消費量の改善を求める圧力が続いています。
これらの要求はどちらもWankelエンジンを支持するものではなく、さらに、ほとんどの自動車メーカーが既存のエンジンの効率を改善するために多くの時間とお金を費やさなければならなかったことを意味します。