Para a competição de viaturas de turismo, foi desenvolvida uma viatura de competição que debita 275 CV. Com o modelo especial BMW 320si é também montada uma versão de 173 CV que pode circular na via pública.
Motor em linha, 4 cilindros
Cilindrada: 1999 cm3
Potência: 127 kW / 173 CV às 7000 rpm
Gestão electrónica do motor: MEV9.2 (como no N46)
sem Valvetronic
A configuração da culassa corresponde, no essencial, à do motor S54. Os martelos de rolamento de deslize são iguais aos do motor S54 em termos geométricos, mas possuem um revestimento DLC (Diamond light Carbon). O ajuste da folga de válvula é efectuado tal como no motor S54, através de calços de ajuste no prato superior da mola.
Na tampa das válvulas está integrada a ventilação do bloco do motor. A ventilação do bloco do motor é regulada por vácuo e aquecida electricamente.
Tal como no motor N45B16, é utilizado um sistema duplo VANOS progressivo.
O N45B20S está equipado com um sensor térmico do nível do óleo. A verificação do nível de óleo é electrónica. A função da verificação do nível de óleo e a indicação do nível de óleo são iguais aos outros motores no E90.
O sistema de admissão variável corresponde ao do N46.
Para o servofreio, é utilizada uma bomba de aspiração por jacto, tal como no N45B16.