Jedním z problémů konvenčních konstrukcí automobilových motorů je to, že písty se ve válcích pohybují přímočaře nahoru a dolů a vytvářejí to, co je známé jako vratný pohyb.
Uvnitř dvourotorového Wankelu
Silniční kola však vyžadují jiný druh pohybu – rotační pohyb. Pro přeměnu vratného pohybu na rotační pohyb jsou písty spojeny s klikovým hřídelem tak, že při pohybu pístů nahoru a dolů způsobují točení klikového hřídele. Rotační pohyb klikového hřídele pak může být přenášen na jízdní kola, aby je poháněla.
Automobilový motor by byl mnohem jednodušší, kdyby se písty mohly otáčet místo pohybu nahoru a dolů, protože takto vytvořený rotační pohyb by se pak mohl přenášet přímo na kola vozovky (ačkoli by stále bylo potřeba ozubení).
Další výhodou takového rotačního motoru by bylo, že písty by se vždy pohybovaly ve stejném směru - kruh. Zastavením pístů na konci jejich zdvihu a jejich opětovným zrychlením v opačném směru, jak se to děje u pístových motorů, by se nepromarnil žádný výkon motoru.
Navzdory přitažlivosti této myšlenky byl v automobilech dosud úspěšně použit pouze jeden typ rotačního motoru. Toto je Wankelův motor, který vyvinul FelixWankel.
S výzkumem rotačních kompresorů začal v roce 1938. Po druhé světové válce se spojil s NSU (německý výrobce automobilů, který se později stal součástí VW Audi), aby proměnil své kompresory v praktický spalovací motor.
V roce 1957 Wankel sestrojil experimentální rotační motor, který běžel na zkušebním lůžku, a v roce 1964 byl tento motor nabídnut veřejnosti v NSU WankelSpyder. Tento malý sportovní vůz s motorem vzadu měl Wankelův motor o objemu 498 ccm, přesto mohl vyvinout 50 koní a měl maximální rychlost 95 mph (152 km za hodinu).
Spyder se u veřejnosti nikdy příliš neujal a vůz, který skutečně přinesl slávu Wankelovu motoru, byl NSU R080, který byl v roce 1968 oceněn jako auto roku. Má dvourotorový motor o objemu 995 c a mohl dosáhnout rychlosti 176 km za hodinu. ).
Srdcem Wankelova motoru je třístranný píst nazývaný rotor otáčející se uvnitř krytu rotoru. Na každé straně krytu je koncová deska.
Boky rotoru jsou zakřivené do tří laloků a pouzdro rotoru je tvarováno zhruba do tlusté osmičky, takže při otáčení rotoru se mezera mezi každou stranou rotoru a pouzdrem střídavě zvětšuje a zmenšuje. Tato neustále se měnící mezera je klíčem k procesu spalování.
Směs paliva a vzduchu je načasována tak, aby vstoupila do skříně v okamžiku, kdy se objem zachycený mezi stěnou skříně a jedním z laloků rotoru zvětšuje. Jak se tento objem zvětšuje, vytváří se vakuum, které nasává směs paliva a vzduchu přes otvory v krytu a koncové desce.
Jak se rotor otáčí, tento objem se začíná zmenšovat a stlačuje směs paliva a vzduchu. Tato směs pak prochází přes zapalovací svíčku zasazenou do stěny pouzdra. Zapalovací svíčka se zapálí, aby zapálila směs, což způsobí, že se roztáhne a pohání rotor kolem jeho cyklu. V tomto bodě se objem mezi rotorem a skříní zvětší, aby umožnil tuto expanzi plynů. Nakonec se objem opět zmenšuje a vytlačuje odpadní plyny ven výfukovými otvory.
Rotor tedy prochází stejným čtyřdobým cyklem jako pístový motor - indukcí, kompresí, výkonem a výfukem - ale každý ze tří laloků rotoru prochází tímto procesem nepřetržitě, takže na každou otáčku rotoru připadají tři výkonové zdvihy.
Středem rotoru prochází výstupní hřídel, ke které je rotor připojen soustavou planetových soukolí podobných tomu v automatické převodovce (viz Systémy 44 a 45). Ozubení umožňuje rotoru sledovat anecentrickou dráhu, takže tři konce rotoru se neustále dotýkají krytu.
Jak se rotor otáčí, pohání tento hřídel. Hřídel přenáší tento rotační pohyb na převodovku a tak na silniční kola.
Komprese 
Zapalování 
Výfuk 
Konstrukce Wankelova motoru znamená, že nemá žádné ventily - směs paliva se vzduchem jednoduše vstupuje a opouští komoru přes otvory ve skříni rotoru a koncové desce. Proto také nemá žádná vahadla, vačkový hřídel nebo tlačné tyče.
To znamená, že Wankel má zhruba poloviční počet dílů než pístový motor. Je také lehčí a skladnější. Stále však potřebuje mnoho stejných doplňků jako jiné motory – startér, generátor, chladicí systém, karburátor nebo vstřikování paliva, olejové čerpadlo a tak dále. Jakmile je motor nainstalován se všemi těmito prvky, ztrácí velkou část výhod své vlastní kompaktnosti a nižší hmotnosti.
Přesto byl Wankelův motor v Ro80 široce chválen pro svůj hladký chod a nedostatek vibrací. To bylo částečně způsobeno tím, že motor měl dva rotory zasazené do sebe, ale v oddělených pouzdrech. Každý z nich se otáčel kolem stejného výstupního hřídele, ale jejich časování bylo nastaveno o 180°, takže jakákoli nevyvážená síla vytvářená jedním rotorem by byla zrušena stejnými silami druhého rotoru a aby společně produkovaly rovnoměrnější pohyb.
Jakmile byla stanovena základní konstrukce Wankelu, brzy se objevily problémy. Jedním z nich bylo opotřebení těsnění. Rotory jsou na všech stranách utěsněny, aby bylo zajištěno, že plyny nepronikají přes hroty z částí s vysokou kompresí krytu do částí s nízkou kompresí. Tato těsnění byla náchylná k opotřebení a poruchám, což způsobilo ztrátu komprese a tím i výkonu motoru.
U pístového motoru je toto těsnění provedeno částečně ventily a částečně pístními kroužky, ale těsnění na Wankelově motoru představovalo zvláštní problémy.
Těsnění byla nejméně účinná při nízkých otáčkách motoru, kde je třeba je vybavit pružinami, aby je udržely přitisknuté ke straně skříně.
Ale při vysokých otáčkách motoru kombinace odstředivých sil a vysokého tlaku plynu tlačí těsnění mnohem tvrději na pouzdro. Výsledné tření znamenalo ztrátu výkonu a značné opotřebení těsnění, které se brzy porouchalo.
Brzy Wankels měl těsnění vyrobená z uhlíku, ale pozdější konstrukce měly speciální litinová těsnění, která se ukázala jako odolnější. Aby byla zajištěna dodatečná ochrana, vnitřek krytu a koncové desky byly opatřeny odolným povlakem.
Druhým velkým problémem je opotřebení osmiválcové skluznice způsobené „chvěním“ těsnění. To má za následek zvlnění na pojezdové ploše a zkracuje životnost motoru.
Dalším problémem Wankelova motoru je tvar spalovací komory. V typickém pístovém motoru je komora zhruba polokulovitá, což pomáhá zajistit, že směs paliva a vzduchu hoří rovnoměrně a progresivně. U Wankelova motoru je spalovací komora nevyhnutelně dlouhá a plochá, což je tvar, díky kterému je optimální spalování mnohem obtížnější.
Částečným řešením problému spalovací komory bylo namontování dvou zapalovacích svíček umístěných v krátké vzdálenosti od sebe. Mazda – jejíž RX-7 je dnes jediným vozem s motorem Wankel na prodej ve Spojeném království (viz níže) – dotáhla tento princip ještě o krok dále tím, že namontovala dvě zástrčky, přičemž jedna zástrčka vystřelila o zlomek sekundy později než druhá. Toto uspořádání vyžaduje dva samostatné zapalovací systémy se dvěma cívkami.
Navzdory síle a hladkému výkonu Wankelu se zatím mezi drtivou většinou výrobců automobilů neuchytil.
Hlavním důvodem je jeho vysoká spotřeba paliva způsobená tendencí nerovnoměrného spalování směsi palivo/vzduch. Nerovnoměrné spalování ve Wankelově motoru také vytváří další problém – vysoké úrovně emisí částečně spálených uhlovodíků (znečištění výfukových plynů).
V letech, kdy R080 přinesl teoretické výhody Wankelengine na výsluní, došlo k různým ropným krizím a pokračujícímu tlaku vlád a veřejnosti na nižší úrovně výfukových emisí a lepší spotřebu paliva.
Ani jeden z těchto požadavků neupřednostňuje Wankelův motor a navíc to znamenalo, že většina výrobců automobilů musela věnovat spoustu času a peněz zlepšení účinnosti svých stávajících motorů.
