ツーリング カー レースのために、最高出力 275 PS のレース カーが開発されました。特別モデル BMW 320si の一般道走行許可仕様は最高出力 173 PS を発揮します。
直列エンジン、4 シリンダー
総排気量：1999 cc
最高出力：127 kW(173 PS)/7000 rpm
エンジン コントロール：MEV9.2 (N46 と同様)
バルブトロニック非搭載
シリンダー ヘッドの構造は、主として S54 エンジンの構造と同様です。ロッカー アームは、形状的には S54 エンジンと同じですが、DLC コーティングが施されています(Diamond light Carbon)。バルブ クリアランス調整は、S54 エンジンと同様にアッパー スプリング リテーナーのシムによって行われます。
シリンダー ヘッド カバーには、クランクケース ベンチレーションが内蔵されています。クランクケース ベンチレーションは、負圧制御方式で、電気的に加熱されます。
N45B16 エンジンと同様に無段階ダブル VANOS が採用されます。
N45B20S には、サーマル オイル レベル センサーが装備されています。オイル レベル コントロールは電子的に行われます。オイル レベル コントロール機能とオイル ステータス表示は、E90 のその他のエンジンと同じです。
可変インテーク マニフォールドは N46 の可変インテーク マニフォールドに対応します。
ブレーキ アシストには、N45B16 と同様のインテーク ジェット ポンプが採用されます。