בתחילת שנות ה 50' החלו יצרני המכוניות לעבור ממבנה של ראש שטוח, בו מוקמו השסתומים בבלוק המנוע, למבנה מתקדם יותר בו השסתומים מוקמו בראש המנוע עצמו.
למרות ששיטת הפעלת השסתומים היתה זהה – גל זיזים תחתון ודחיפים שהפעילו אותם, מיקום השסתומים בראש המנוע עצמו יצר תא שריפה יעיל בהרבה, ובנוסף איפשר העלאה משמעותית מאד של יחס הדחיסה.
וזה התאפשר בשל השיפור העקבי באיכות הדלק.
הספקי המנועים עלו בצורה ניכרת והיעילות התרמו דינאמית השתפרה מאד.
גם שיטה זו לא היתה מושלמת – המנועים הרעישו יותר, הדחיפים צרכו אנרגיה שלא תורגמה לכוח וסל"ד המנוע הוגבל בשל מגבלות הדחיפים.
אולם מגבלה משמעותית יותר היתה מיקום השסתומים – שסתום היניקה מוקם כמעט תמיד ליד שסתום הפליטה, בשל הצורך למקם את הדחיפים זה לצד זה.
קרבת שסתום הפליטה הלוהט ליד שסתום היניקה שרצוי היה שיהיה קר ככל האפשר, פגעה ביעילות התרמו דינאמית.
הפתרון נצא בדמות גל הזיזים העליון שהחל להופיע בתחילת שנות ה 50'.
במבנה זה מוקם גל הזיזים בחלקו העליון של ראש המנוע, והפעיל את השסתומים ישירות.
גל הזיזים קיבל את תנועתו משרשרת התזמון, שהיתה ארוכה בהרבה משרשרת התזמון של מנוע שסתומים עיליים.
בתחילת דרכם של מנועי גל זיזים עליון הפעלת השסתומים נעשתה על ידי מחליקים ( רוקרים ) שקיבלו את תנועתם מגל הזיזים וכך פתחו את השסתומים.
בתחילת שנות ה 60', עם השיפור בעיבוד השבבי, החלו להופיע מנועים שבהם גל הזיזים קיבל פרופיל אקצנטרי ( עיגול לא מושלם ) וכך בוצעה פתיחת השסתומים על ידי סיבוב גל הזיזים.
מבנה זה חסך את הצורך במחליקים, והפך את מערכת התזמון לפשוטה בהרבה.
יתרונותיו של גל הזיזים העליון היו ברורים – נחסך הצורך בדחיפים שעברו לכל גובהו של בלוק המנוע, ניתן היה להרחיק את שסתומי היניקה והפליטה זה מזה, כך ששסתום הפליטה לא חימם את התערובת ולא היתה עוד מגבלת סל"ד משמעותית.
בתחילת שנות ה 70' רצועת גומי החליפה בהדרגה את שרשרת התזמון הכבדה, וזה התאפשר בשל השיפור העקבי באיכות הגומי שמננו עשוייה הרצועה.
החסרון העיקרי של רצועת התזמון היתה בכך שנדרשה החלפה יזומה שלה מעת לעת, כחלק מהתחזוקה השוטפת ובכך שהגיע לחץ שמן גבוה יחסית למכסה השסתומים, מה שחייב מעבר לאטמים איכותיים יותר.
מנועי v נדרשו לזוג גלי זיזים ולזוג רצועות תזמון, מה שיקר משמעותית את עלות הייצור.
בתחילת שנות ה 80' הציגו אופל במנועי ה OHC שלה ופורד במנועי ה CHV שהיו בעלי גל זיזים עליון, מערכת שסתומים הידראולית, שחסכה את הצורך בכיוון שסתומים מייגע.
מערכת ההפעלה של השסתומים פעלה על לחץ שמן ששמר על מרווח קבוע.
לחץ השמן נבנה מיד עם ההנעה, ולכן במנועים אלו היתה חשיבות גדולה לאיכות השמן וניקיונו.
בשנות ה 80' עברו מרבית היצרנים לשימוש בגל זיזים עליון, בשל יתרונותיו שלא היו מוטלים בספק.
ואיך שיפרו את יתרונותיו ?
עברו לשימוש במנוע בעל גל זיזים עליון כפול, אולם על כך בפרק הבא.
מבנה ראש מנוע מעניין היה למנועי ה CIH של אופל ( CAM IN HEAD ) – גל הזיזים לא שכן בחלקו העליון של ראש המנוע כי אם בתוכו ממש, והפעיל ישירות את השסתומים.
במבנה זה השתמשו אופל במנועים הגדולים שלהם עד סוף שנות ה90'.
