Animated Wankel-Motor

From Wikipedia: The Wankel engine is a type of internal combustion engine using an eccentric rotary design to convert pressure into a rotating motion instead of using reciprocating pistons. Its four-stroke cycle takes place in a space between the inside of an oval-like epitrochoid-shaped housing and a rotor that is similar in shape to a Reuleaux triangle but with sides that are somewhat flatter. The very compact Wankel engine delivers smooth high-rpm power. It is commonly called a rotary engine, though this name applies also to other completely different designs. It is the only internal combustion engine invented in the twentieth century to go into production.

Edit and compile if you like:

% Animated Wankel-Motor
% Author: Robert Papanicola
\documentclass{article} 
\usepackage{tikz}
\usepackage[active,tightpage]{preview}
\setlength\PreviewBorder{5pt}%
\usetikzlibrary{calc}
\usepackage{animate}
\usepackage{fp} %[fr] utile pour les calculs de position des différentes phases du moteur
% [fr] mais inutile pour la simulation seule
% Useful for calculating the position of the different phases of the motor but useless for simulation only

\newcommand{\Wankel}[1]{
% \def\itheta{#1}
\FPabs{\itheta}{#1}
% définition des données \ data definition
\def\OA{0.4}
\def\OB{0.8}
\def\AE{4}
% \def\seuil{500}
% \def\couleur{20}

%==========
% [fr] définition des paramètres angulaires du rotor en fonction des phases du moteur 
% definition of angular parameters of the rotor according to the motor phases
\def\Comp{0}
\def\Expl{360}
\def\Det{375}
\def\Ech{660}
\def\Asp{870}
\def\decalage{125} 
% [fr] décalage de l'origine pour positionner le rotor au début de la compression à l'instant t=0
% [en] shift the origin to position the rotor at the start of compression at time t = 0
\begin{tikzpicture}
%===== [fr] Définition de quelques couleurs pales\ [en]  some color
\colorlet{vertclair}{green!25}
\colorlet{grisclair}{gray!60}
\colorlet{rougepale}{red!60}

% [fr] Début des test nécessaire pour colorer la chambre
% test needed to color the combustion chamber
\FPabs{\val}{\itheta} 
% [fr] FPiflt et les autres tests de FP ne permettent pas de faire des
% [fr] tests inclus dans des tests. Le premier test est donc toujours vrai,
% [fr] le style chambre1 sera donc affecté avec [{vertclair!\pos!orange}]
% [fr] mais ne sera affiché que si aucun des tests suivants n'est vrai.
% FPiflt and other FP tests do not do tests included in the tests. The first
% test is always true, the style will be affected with chambre1
% [{vertclair! \ Pos! Orange}] but will not be displayed if any of the
% following tests is true.
\FPiflt{\val}{1080}
\FPeval{\pos}{(\val-1080)/(\Ech-1080)*100} 
\tikzstyle{chambre1}=[{vertclair!\pos!orange}]% aspiration
% \tikzstyle{chambre2}=[ ball color={gray!\pos!red}]% détente}
% \tikzstyle{chambre3}=[ ball color={orange!\pos!green}]% aspiration
\def\texte{Aspiration}
\fi

% [fr] echappement / Second test, Exhaust
\FPiflt{\val}{\Asp}
\FPeval{\pos}{(\val-\Ech)/(\Asp-\Ech)*100} 
\tikzstyle{chambre1}=[{vertclair!\pos!grisclair}]%echappement
% \tikzstyle{chambre2}=[ ball color={gray!\pos!red}]% détente}
% \tikzstyle{chambre3}=[ ball color={orange!\pos!green}]%aspiration
\def\texte{Echappement}
\fi

% [fr] troisième test - détente  /  Third test - relaxation

\FPiflt{\val}{\Ech}
\FPeval{\pos}{(\val-\Det)/(\Ech-\Det)*100} 
\tikzstyle{chambre1}=[ {grisclair!\pos!rougepale}]%détente}
% \tikzstyle{chambre2}=[ ball color={gray!\pos!red}]%compression
% \tikzstyle{chambre3}=[ ball color={orange!\pos!green}]%aspiration
\def\texte{Detente}
\fi

% [fr] quatrième test - explosion /  Fourth test - explosion
\FPiflt{\val}{\Det}
\FPeval{\pos}{(\val-\Expl)/(\Det-\Expl)*100} 
\tikzstyle{chambre1}=[ {rougepale!\pos!red}]%Explosion
% \tikzstyle{chambre2}=[ ball color={gray!\pos!red}]%détente}
% \tikzstyle{chambre3}=[ ball color={orange!\pos!green}]%aspiration
\def\texte{Explosion}
\fi

% [fr] cinquième test / Fifth test - aspiration
\FPiflt{\val}{\Expl}
\FPeval{\pos}{(\val-\Comp)/(\Expl-\Comp)*100} 
\tikzstyle{chambre1}=[ {red!\pos!orange}]%compression
% \tikzstyle{chambre2}=[ ball color={gray!\pos!red}]%détente}
% \tikzstyle{chambre3}=[ ball color={orange!\pos!green}]%aspiration
\def\texte{Compression}
\fi

\FPtrunc{\pos}{\pos}{0}

% [fr] Ajout du décalage pour dessiner le rotor en position initiale
% [en] Adding the offset to draw the rotor in the first position
\FPeval{\itheta}{0-(\decalage+\itheta)}

% [fr] début du dessin 
\draw (-5,-4.5) rectangle (5,4.5); %cadre pour imposer les dimensions du dessin

%[fr}dessin du stator / drawing of the stator
\begin{scope}% stator
  \coordinate (A) at (\itheta:\OA);  %[fr] Le point A tourne autour de O
  % [fr] avec l'angle itheta
  % [en]Point A turns around point O the angle with itheta
  \coordinate (O) at (0,0);% Origine

  \filldraw[thick,black,domain=0:1080,smooth,variable=\t,fill=gray,samples=50]
  plot ({.4*cos(\t)+4*cos(.333333*\t)},{.4*sin(\t)+4*sin(.333333*\t)})
  plot ({.42*cos(-\t)+4.2*cos(-.333333*\t)},{.42*sin(-\t)+4.2*sin(-.333333*\t)});
  \fill[white](0.3,3) rectangle (0.5,4); % dessin des soupapes
      % (admission echappement) 
  \fill[white](-0.3,3) rectangle (-0.5,4);
  \filldraw[red](-0.4,-3.5) rectangle (-0.5,-3.7);% Bougie

  % [fr]Coloriage des chambres en fonction de la phase de fonctionnement,
  % [fr]le rotor sera dessine par dessus et masquera le surplus
  % [fr](le bord intérieur est linéaire et non incurvé).
  % Coloring of the rooms according to the operating phase, the rotor will be
  % plotted on top and hide the rest (the inner edge is straight, not curved).
  % Chambre 1
  \fill[thick,black,domain=-1*(\itheta):-1*(\itheta+360),smooth,variable=\t,
    chambre1] plot ({.4*cos(-\t)+4*cos(-.333333*\t)},
    {.4*sin(-\t)+4*sin(-.333333*\t)});

  % affichage des paramètres
  % \FPtrunc{\itheta}{\itheta}{0}
  % \FPtrunc{\val}{\val}{0}
  % \node at (0,6){$\theta$=\itheta,pos=\pos,val=\val};

  \draw[black](O) circle (\OB); %Dessin du pignon fixe
  \draw(O) -- (A);
\end{scope}

% [fr] Dessin du rotor / Draw the rotor
\begin{scope}[shift={(A)},rotate={\itheta}] % le repere est tourné de itheta
  % [fr] les trois points, C, D, E sont définis en polaire dans ce repère
  % [en] the three points, C, D, E are defined in the polar reference
  \coordinate (E) at ({-\itheta*\OB/(\OB+\OA)}:\AE); 
  \coordinate (C) at ({-\itheta*\OB/(\OB+\OA)+120}:\AE);
  \coordinate (D) at ({-\itheta*\OB/(\OB+\OA)+240}:\AE);
  \draw[red](A) -- (E);
  \filldraw [bend left=29.5,red,fill=red!50] (A) circle (\OA+\OB)% dessin et coloriage du rotor
    (E) to (D) to (C) to (E);
\end{scope}

\node at (0,-4) {\texte};  % le texte affiche la phase de fonctionnement
\end{tikzpicture}
}

\begin{document}
\begin{preview}
% [fr] Animation avec le package animate
% Animation with the animate package
\begin{animateinline}[controls,loop]{12}
  \multiframe{72}{ixb=0+15}{
    \Wankel{\ixb}}
\end{animateinline}
\vfill
%{fr] Pour dessiner le rotor dans un position particulière
% To draw the rotor in a particular position
\begin{center}
  \Wankel{200}
\end{center}
\end{preview}
\end{document}