DE3705980A1

DE3705980A1 - Fuel injection valve

Info

Publication number: DE3705980A1
Application number: DE19873705980
Authority: DE
Inventors: Reinhold Blauhut
Original assignee: NAVSAT GmbH
Current assignee: NAVSAT GmbH
Priority date: 1987-02-25
Filing date: 1987-02-25
Publication date: 1988-09-08

Abstract

The invention relates to a fuel injection valve with valve housing, fuel nozzle, shut-off element and control element. The valve housing has a fuel chamber and a connecting bore for the fuel feed. The control element comprises a thin-walled, metal carrier and a piezoceramic covering layer, which is arranged on one side of the carrier and is electrically conductive on the surface remote from the carrier. The control element is held in the valve housing, the carrier and the piezoceramic covering layer being electrically connected by contact pins. An electrical control voltage can be applied to the contact pins. At the same time the control element is deformable and the shut-off element connected to the control element can be actuated. According to the invention the control element is designed in the form of a tongue, the length of which is a multiple of the width. The control element is clamped at one end in the valve housing and arranged as a projecting component in the fuel chamber, the shut-off element being connected to the freely movable end of the control element. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Kraftstoff-Einspritz ventil - mit Ventilgehäuse, Kraftstoffdüse, Absperrelement, Steuerelement, wobei das Ventilgehäuse einen Kraftstoffraum sowie eine Anschlußbohrung für die Kraftstoffzufuhr aufweist, wobei das Steuerelement aus einem dünnwandigen metallischen Träger sowie einer piezokeramischen Deck schicht besteht, die auf einer Seite des Trägers angeordnet sowie an der trägerabgewandten Oberfläche elektrisch leitfähig ist, wobei das Steuer element fernerhin im Ventilgehäuse eingespannt und der Träger sowie die piezokeramische Deckschicht mit Kontaktstiften elektrisch verbunden sind, wobei an die Kontaktstifte eine elektrische Steuerspannung an legbar und dabei das Steuerelement verformbar sowie das an das Steuer element angeschlossene Absperrelement betätigbar ist.The invention relates generically to a fuel injection valve - with valve housing, fuel nozzle, shut-off element, control element, wherein the valve housing has a fuel chamber and a connection hole for the fuel supply, the control element consisting of a thin-walled metallic carrier and a piezoceramic cover layer arranged on one side of the carrier and electrically conductive on the surface facing away from the carrier, the control element also being clamped in the valve housing and the carrier and the piezoceramic cover layer being electrically connected to contact pins, an electrical control voltage being able to be applied to the contact pins and the control element being deformable and the shut-off element connected to the control element can be actuated.

Das bekannte gattungsgemäße Kraftstoff-Einspritzventil weist ein als runde Membranscheibe ausgebildetes Steuerelement auf. Das Steuerelement ist am Umfang im Ventilgehäuse eingespannt. Die Kraftstoffdüse ist dem Zentrum des scheibenförmigen Steuerelementes zugeordnet, und das Ab sperrelement ist in Form einer Düsennadel ausgebildet, die mittels einer Halterung an dem Steuerelement befestigt ist. Das bekannte Kraftstoff- Einspritzventil ist nicht frei von Nachteilen. Der an dem Absperrventil realisierbare Hub ist bei noch vertretbarem Ventilgehäusedurchmesser, welcher 20 mm nicht überschreiten sollte, unbefriedigend. Hinzu kommt, daß das Steuerelement einem zweiachsigen Spannungszustand ausgesetzt ist und in der keramischen Deckschicht große Kräfte erzeugt werden müssen, um eine Durchbiegung des scheibenförmigen Steuerelementes zu erreichen. Diese Kraft geht der Öffnungskraft, die gegen den herrschen den Kraftstoffdruck wirksam werden muß, verloren. Andererseits darf die auf die Piezokeramik wirkende Spannung nicht ohne weiteres ver größert werden, da eine Überbeanspruchung zu einem Keramikbruch führen kann. Im Ergebnis trägt auch der durch die Einspannung vor gegebene zweiachsige Spannungszustand dazu bei, daß an dem Absperr element nur ein kleiner Hub nutzbar ist. Aufgrund des kleinen zur Verfügung stehenden Hubes muß eine Düsennadel als Absperrelement eingesetzt werden, die mit sehr großer Präzision gefertigt ist. Die er forderliche Präzision ist durch Serienfertigung nur schwer realisierbar. Schließlich ist nachteilig, daß die Halterung der Düsennadel am Steuer element mit großer Masse behaftet ist und durch die Massenträgheit die Öffnungs- und Schließgeschwindigkeit der Anordnung in beachtlichem Maße reduziert wird.The known generic fuel injector has a than round membrane disc formed control element. The control is clamped on the circumference in the valve housing. The fuel nozzle is that Center of the disc-shaped control element assigned, and the Ab locking element is in the form of a nozzle needle, which by means of a Bracket is attached to the control. The well-known fuel Injector is not free from disadvantages. The one on the shut-off valve feasible stroke is with a still acceptable valve housing diameter, which should not exceed 20 mm, unsatisfactory. Come in addition, that the control is exposed to a biaxial stress condition and large forces are generated in the ceramic cover layer need to to a deflection of the disc-shaped control element to reach. This force comes from the opening force that prevails against him the fuel pressure must take effect, lost. On the other hand, may the voltage acting on the piezoceramic is not easily ver be enlarged because of an overuse to a ceramic break can lead. As a result, this is also brought forward by the clamping given biaxial voltage state that at the shut-off element only a small stroke can be used. Because of the small Available stroke must have a nozzle needle as a shut-off element be used, which is manufactured with great precision. Which he Required precision is difficult to achieve through series production. Finally, it is disadvantageous that the holder of the nozzle needle at the wheel element is afflicted with large mass and due to the mass inertia Opening and closing speed of the arrangement in remarkable Dimensions is reduced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Kraft stoff-Einspritzventil so weiter auszubilden, daß ein großer Hub des Absperrelementes realisierbar ist sowie dadurch Absperrelemente ein setzbar sind, die mit einer in Serienfertigung erreichbaren Präzision hergestellt sind.The invention has for its object the generic force fuel injection valve so that a large stroke of the Shut-off element is realizable and thereby shut-off elements can be set with the precision that can be achieved in series production are made.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß das Steuerelement in Form einer Zunge ausgebildet ist, deren Länge ein Vielfaches der Breite beträgt, daß das Steuerelement einseitig im Ventilgehäuse einge spannt und als vorkragendes Bauteil im Kraftstoffraum angeordnet ist und daß das Absperrelement an das freibewegliche Ende des Steuerele mentes angeschlossen ist. - Für die piezokeramische Deckschicht des Steuerelementes ist eine handelsübliche unpolarisierte Keramik verwend bar. Bei Anlegen der Steuerspannung wird das auf dem erfindungsgemäßen Steuerelement angeordnete streifenförmige Keramikmaterial kürzer. Dadurch kommt es zu einer Biegung des Trägers und zu einer Hubbewegung des am freibeweglichen Ende des Steuerelementes angeschlossenen Absperr elementes. Aufgrund der einseitigen Einspannung des Steuerelementes ergibt sich ein im wesentlichen einachsiger Spannungszustand. Infolge dieser sehr einfachen Spannungsverhältnisse ist die Bewegung des Steuerelementes sehr präzise und bedarf es überraschenderweise auch bei Steuerelementen großer Länge keiner Führung im Kraftstoffraum.To achieve this object, the invention teaches that the control element is in the form of a tongue, the length of which is a multiple of Width is that the control element is turned on one side in the valve housing spans and is arranged as a projecting component in the fuel chamber and that the shut-off element at the freely movable end of the control element mentes is connected. - For the piezoceramic top layer of the Control element is a commercially available non-polarized ceramic used bar. When the control voltage is applied, this is based on the invention Control arranged strip-shaped ceramic material shorter. Thereby there is a bending of the carrier and a lifting movement of the Shut-off connected to the freely movable end of the control element element. Due to the one-sided clamping of the control element there is an essentially uniaxial stress state. As a result of these very simple tensions is the movement of the Control element very precisely and surprisingly also required Large length controls no guidance in the fuel compartment.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, daß das Absperrelement durch eine Formschlußverbindung mit einem Bewegungsfreiheitsgrad an das Steuerelement angeschlossen ist. Es versteht sich, daß der Bewegungsfreiheitsgrad im Verhältnis zu dem Hub des Absperrelementes und zum Düsenquerschnitt klein ist. Die einen Bewegungsfreiheitsgrad zulassende Befestigung des Absperrelementes ermöglicht eine Selbstjustierung des Absperrelementes an der Dichtfläche der Kraftstoffdüse. Dadurch sind größere Einbautoleranzen sowie Ferti gungstoleranzen der Bauteile zulässig. Eine solche Befestigung ist ins besondere dann vorteilhaft, wenn nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung das Absperrelement als Kunststoffbauteil ausgebildet ist und eine kugelkalottenförmige oder ebene Dichtfläche aufweist. Für die weitere konstruktive Ausgestaltung empfiehlt die Erfindung, daß das Absperr element mit einer Ringnut ausgebildet ist und das Steuerelement mit axialem und radialen Spiel in die Ringnut eingreift. Im Ergebnis ergibt sich eine Anordnung, die sich durch ein sehr kleines Gewicht auszeich net. Aufgrund der kleinen Massenträgheit sind hohe Öffnungs- und Schließgeschwindigkeiten erreichbar. Der auf das Absperrelement im Schließzustand wirkende Differenzdruck erlaubt eine ausreichende Abdich tung. Die Abdichtung kann jedoch noch dadurch verbessert werden, daß an dem Absperrelement eine am Ventilgehäuse abgestützte Rückstellfeder anliegt. Es versteht sich, daß die Federkonstante der Rückstellfeder so eingerichtet ist, daß der Öffnungshub des Absperrelementes nicht beein trächtigt wird. Die Länge des Steuerelementes sollte mindestens 30 mm, vorzugsweise mehr als 50 mm, betragen. Insbesondere bei Steuerelementen großer Länge ist es zweckmäßig, wenn das Steuerelement in Form eines Stapelelementes ausgebildet ist, wobei eine Mehrzahl von Trägern mit einer piezokeramischen Deckschicht übereinander angeordnet sind.A preferred embodiment of the invention is characterized thereby records that the shut-off element with a positive connection a degree of freedom of movement is connected to the control element. It is understood that the degree of freedom of movement in relation to that Stroke of the shut-off element and the nozzle cross-section is small. The one Attachment of the shut-off element allowing freedom of movement enables self-adjustment of the shut-off element on the sealing surface the fuel nozzle. This means greater installation tolerances and ferti tolerance of the components permitted. Such an attachment is ins particularly advantageous if, according to the preferred embodiment of the Invention the shut-off element is designed as a plastic component and has a spherical cap or flat sealing surface. For the further constructive design, the invention recommends that the shut-off element is formed with an annular groove and the control element with engages axial and radial play in the annular groove. The result is an arrangement that is characterized by a very small weight net. Due to the small mass inertia are high opening and Closing speeds attainable. The on the shut-off element in Differential pressure acting in the closed state permits sufficient sealing tung. However, the seal can still be improved in that a return spring supported on the valve housing on the shut-off element is present. It is understood that the spring constant of the return spring is set up that the opening stroke of the shut-off element does not affect is pregnant. The length of the control element should be at least 30 mm, preferably more than 50 mm. Especially with controls large length, it is useful if the control in the form of a Stack element is formed, wherein a plurality of carriers with a piezoceramic cover layer are arranged one above the other.

Die erreichten Vorteile der Erfindung sind vor allem darin zu sehen, daß bei geringer mechanischer Belastung der Piezokeramik ein großer Hub an dem Absperrelement realisierbar ist. Ohne weiteres ist ein Hub von 0,6 mm oder mehr erreichbar. Der große Hub ermöglicht es, Ab sperrelemente mit einer kugelkalottenförmigen oder ebenen Dichtfläche einzusetzen. Weder an die Einbautoleranzen noch an die Fertigungstole ranzen der Bauteile sind besondere Anforderungen zu stellen. Präzisions halterungen, die mit einer großen trägen Masse behaftet sind, sind auf grund der großen zulässigen Toleranzen nicht erforderlich. Dadurch sind hohe Öffnungs- und Schließgeschwindigkeiten im Bereich von 50 µs er reichbar. Hervorzuheben ist fernerhin, daß das Steuerelement eine kleine Fläche aufweist und damit die zu verdrängende Flüssigkeitsmenge klein ist. Auch dies trägt dazu bei, daß die Öffnungs- und Schließcharakte ristik des erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzventiles sich durch einen sehr steilen Gradienten auszeichnet, mithin also hohe Öffnungs- und Schließgeschwindigkeiten erreichbar sind. Schließlich ist hervorzuheben, daß sich das erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzventil durch einen kleinen Querschnitt des Ventilkörpers auszeichnet und dadurch an Ein spritzanlagen von Kraftfahrzeugen gut montierbar ist.The advantages achieved by the invention can be seen primarily in that with little mechanical stress on the piezoceramic a big one Hub can be realized on the shut-off element. Without further ado is a hub of 0.6 mm or more achievable. The large stroke enables Ab locking elements with a spherical cap or flat sealing surface to use. Neither the installation tolerances nor the manufacturing stole Satchels of the components have to meet special requirements. Precision Mounts with a large inert mass are open not necessary due to the large permissible tolerances. Thereby high opening and closing speeds in the range of 50 µs reachable. It should also be emphasized that the control element is a small one Has area and thus the amount of liquid to be displaced is small is. This also contributes to the opening and closing characteristics Statistics of the fuel injection valve according to the invention by a very steep gradients, thus high opening and Closing speeds are achievable. Finally, it should be emphasized that the fuel injection valve according to the invention by a small cross-section of the valve body and thus on spray systems of motor vehicles is easy to assemble.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh rungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung In the following, the invention is based on only one embodiment Example illustrating the drawing explained in more detail. Show it in a schematic representation

Fig. 1 einen Längsschnitt des Kraftstoff-Einspritzventiles, Fig. 1 is a longitudinal section of the fuel injection valve,

Fig. 2 den Schnitt A-B gemäß Fig. 1, und Fig. 2 shows the section A - B of FIG. 1, and

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt C aus Fig. 1. Fig. 3 in an enlarged representation of the detail C in FIG. 1.

Zu dem grundsätzlichen Aufbau des in den Figuren dargestellten Kraft stoff-Einspritzventiles gehören Ventilgehäuse 1, Kraftstoffdüse 2, Ab sperrelement 3 und Steuerelement 4. Das Ventilgehäuse 1 besteht aus einem elektrisch nichtleitenden Material, vorzugsweise Kunststoff. Es weist einen Kraftstoffraum 5 auf sowie eine Anschlußbohrung 6 für die Kraftstoffzufuhr. Der Anschluß des Ventilgehäuses 1 an die (nicht dar gestellte) Kraftstoffzufuhrleitung ist in üblicher Weise durch einen Dichtring 7 abgedichtet. Fernerhin ist in die Anschlußbohrung 6 ein Kraftstoffilter 8 eingesetzt.To the basic structure of the fuel injector shown in the figures include valve housing 1 , fuel nozzle 2 , from blocking element 3 and control element 4th The valve housing 1 consists of an electrically non-conductive material, preferably plastic. It has a fuel chamber 5 and a connection hole 6 for the fuel supply. The connection of the valve housing 1 to the (not shown) fuel supply line is sealed in the usual way by a sealing ring 7 . Furthermore, a fuel filter 8 is inserted into the connection bore 6 .

Das Steuerelement 4 besteht aus einem dünnwandigen metallischen Träger 9 sowie einer piezokeramischen Deckschicht 10. Die piezokera mische Deckschicht 10 ist auf einer Seite des Trägers 9 angeordnet sowie an der trägerabgewandten Oberfläche 11 metallisiert und damit elektrisch leitfähig. Die piezokeramische Deckschicht 10 ist auf dem metallischen Träger 9 aufgelötet, der dazu mit etwas größerer Breite ausgeführt ist. Das Steuerelement 4 ist in Form einer Zunge ausgebildet, deren Länge L ein Vielfaches der Breite B beträgt. Im Ausführungsbei spiel sei die Länge 50 bis 70 mm. Es ist einseitig im Ventilgehäuse 1 eingespannt und als vorkragendes Bauteil im Kraftstoffraum 5 angeord net. Der metallische Träger 9 des Steuerelementes sowie die piezokera mische Deckschicht 10 sind mit Kontaktstiften 12, 13 elektrisch verbunden. Aus Fig. 1 erkennt man, daß der Träger 9 im Bereich der Einspannstelle übersteht und mittels Klemmkontaktelement 14 am Ventilgehäuse 1 gehal ten sowie die elektrische Verbindung zum Kontaktstift 12 hergestellt ist. An die metallisierte Oberfläche 11 der piezokeramischen Deckschicht 10 ist eine Kontaktlitze 15 angelötet, die mit dem Kontaktstift 13 ver bunden ist. An die Kontaktstifte 12, 13 ist eine elektrische Steuerspan nung anlegbar und dabei das Steuerelement 4 verformbar. Das Absperr element 3 ist an dem freibeweglichen Ende 16 des Steuerelementes 4 an geschlossen und führt im Falle einer Verformung des Steuerelementes 4 eine Hubbewegung aus. Das Absperrelement 3 ist im Ausführungsbeispiel als Kunststoffbauteil ausgebildet und weist eine ebene Dichtfläche 17 auf, die im Schließzustand unter der Wirkung eines Differenzdruckes zwischen Kraftstoffraum und Düsenaustritt dichtend an der Gegenfläche der Kraftstoffdüse 2 anliegt. An dem Absperrelement 3 liegt fernerhin eine im Ventilgehäuse 1 abgestützte Rückstellfeder 18 an. Die unter Druckspannung stehende Rückstellfeder 18 unterstützt den Schließvorgang und vergrößert die an der Dichtfläche 17 wirksame Dichtkraft. Es ver steht sich, daß die Federkonstante der Rückstellfeder so eingerichtet ist, daß der Öffnungshub nicht beeinträchtigt wird.The control element 4 consists of a thin-walled metallic carrier 9 and a piezoceramic cover layer 10 . The piezoceramic cover layer 10 is arranged on one side of the carrier 9 and metallized on the surface 11 facing away from the carrier and thus electrically conductive. The piezoceramic cover layer 10 is soldered onto the metallic carrier 9 , which is designed with a somewhat larger width for this purpose. The control element 4 is designed in the form of a tongue, the length L of which is a multiple of the width B. In the exemplary embodiment, the length is 50 to 70 mm. It is clamped on one side in the valve housing 1 and net as a projecting component in the fuel chamber 5 . The metallic support 9 of the control element and the piezoceramic mixing cover layer 10 are electrically connected to contact pins 12 , 13 . From Fig. 1 it can be seen that the carrier 9 protrudes in the region of the clamping point and th by means of terminal contact element 14 on the valve housing 1 and the electrical connection to the contact pin 12 is made. A contact wire 15 is soldered to the metallized surface 11 of the piezoceramic cover layer 10 and is connected to the contact pin 13 . An electrical control voltage can be applied to the contact pins 12 , 13 and the control element 4 can be deformed. The shut-off element 3 is closed at the freely movable end 16 of the control element 4 and performs a lifting movement in the event of a deformation of the control element 4 . In the exemplary embodiment, the shut-off element 3 is designed as a plastic component and has a flat sealing surface 17 which, in the closed state, bears sealingly on the counter surface of the fuel nozzle 2 under the effect of a differential pressure between the fuel chamber and the nozzle outlet. A restoring spring 18 supported in the valve housing 1 also bears on the shut-off element 3 . The restoring spring 18 , which is under pressure, supports the closing process and increases the sealing force effective on the sealing surface 17 . It is understood that the spring constant of the return spring is set up so that the opening stroke is not affected.

Das Absperrelement ist durch eine Formschlußverbindung 19 mit einem Bewegungsfreiheitsgrad an das Steuerelement 4 angeschlossen. In kon struktiver Hinsicht entnimmt man insbesondere der Fig. 3, daß das Ab sperrelement 3 eine Ringnut 20 aufweist und daß das Steuerelement 4 mit axialem und radialen Spiel in die Ringnut 20 eingreift.The shut-off element is connected to the control element 4 by a positive connection 19 with a degree of freedom of movement. In kon struktiver regard, it takes particular from FIG. 3 that the Ab locking member 3 has an annular groove 20, and that the control element 4 engages with axial and radial play in the annular groove 20.

Zur Funktionsweise: Das Absperrelement 3 schließt im Ruhezustand die Kraftstoffdüse 2. Die an der Dichtfläche 17 wirkende Abdichtkraft ist bestimmt durch die Druckdifferenz zwischen Kraftstoffraum und Düsen austritt sowie durch die Federkraft der Rückstellfeder 18. Durch Anlegen einer Steuerspannung an die Kontaktstifte 12, 13 verkürzt sich die piezo keramische Deckschicht 10 des Steuerelementes 4. Dadurch verformt sich der mit der piezokeramischen Deckschicht 10 fest verbundene Träger 9 und biegt sich das Steuerelement 4 nach oben. Das an dem freien Ende 16 des Steuerelementes 4 befestigte Absperrelement 3 wird von dem Ventilsitz der Kraftstoffdüse 2 abgehoben und der Weg für den im Kraftstoffraum 5 unter Druck stehenden Kraftstoff freigegeben. Der Hub des Absperrelementes 3 beträgt etwa 0,6 mm. Die Öffnungs- und Schließ geschwindigkeit liegt in der Größenordnung von 50 µs.How it works: The shut-off element 3 closes the fuel nozzle 2 in the idle state. The sealing force acting on the sealing surface 17 is determined by the pressure difference between the fuel chamber and the nozzles and by the spring force of the return spring 18 . Applying a control voltage to the contact pins 12 , 13 shortens the piezo-ceramic cover layer 10 of the control element 4 . As a result, the carrier 9 , which is firmly connected to the piezoceramic cover layer 10 , deforms and the control element 4 bends upward. The fixed to the free end 16 of the control element 4 shut-off element 3 is lifted from the valve seat of the fuel nozzle 2 and the path for the property in the fuel chamber 5 pressurized fuel released. The stroke of the shut-off element 3 is approximately 0.6 mm. The opening and closing speed is of the order of 50 µs.

Claims

1. Fuel injection valve - with
Valve housing,
Fuel nozzle,
Shut-off element,
Control,
wherein the valve housing has a fuel chamber and a connection hole for the fuel supply, the control element consisting of a thin-walled metallic carrier and a piezoceramic cover layer,

which is arranged on one side of the carrier and is electrically conductive on the surface facing away from the carrier,

wherein the control element is also clamped in the valve housing and the carrier and the piezoceramic cover layer are electrically connected to contact pins, an electrical control voltage being applied to the contact pins and the control element being deformable and the shut-off element connected to the control element being actuable, as characterized in that Control element ( 4 ) is designed in the form of a tongue, the length ( L ) of which is a multiple of the width ( B ), that the control element ( 4 ) is clamped on one side in the valve housing ( 1 ) and is arranged as a projecting component in the fuel chamber ( 5 ) and that the shut-off element (3) is connected to the freely movable end (16) of the control element (4).

2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the shut-off element ( 3 ) is connected by a positive connection ( 19 ) with a degree of freedom of movement to the control element ( 4 ).

3. Fuel injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the shut-off element ( 3 ) is designed as a plastic component and has a spherical cap or a flat sealing surface ( 17 ).

4. Fuel injection valve according to claim 3, characterized in that the shut-off element ( 3 ) has an annular groove ( 20 ) and the control element ( 4 ) engages with axial and radial play in the annular groove ( 20 ).

5. Fuel injection valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the shut-off element ( 7 ) on the valve housing ( 1 ) supported return spring ( 18 ).

6. Fuel injection valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the length ( L ) of the control element is at least 30 mm, preferably more than 50 mm.

7. Fuel injection valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that the control element ( 4 ) is designed in the form of a stacking element, wherein a plurality of carriers ( 9 ) with piezoceramic shear layer ( 10 ) are arranged one above the other.