快速NOx的生成機理目前尚有爭議，其基本的現象是在碳氫燃料在的情況下，在火焰面內急劇生成大量的NOx，而CO/空氣、H2/空氣預混火焰卻沒有這種現象。對於 得情況，即使是碳氫化合物，NOx生成速度也可用前述的熱力NOx生成速度描述。弗尼莫爾（Fennimore）等人研究了減壓甲烷火焰內HCN等濃度和溫度的變化規律，隨著燃燒溫度的上升，首先出現HCN，並且在火焰面內達到最大值，然後再下降。在HCN濃度降低的同時，NOx濃度急劇上升。因此，弗尼莫爾等認為，快速NOx的生成機理與熱力NOx不同，是碳氫化合物燃燒分解生成的CH、CH2和C2基團，並破壞了空氣中N2分子鍵。關於快速NOx的生成，一般可以認為：
1.快速NOx只有在碳氫燃料燃燒時，且燃料富的情況下，即碳氫化合物CH較多，氧濃度相對較低時才發生。它的生成速度快，就在火焰面上形成。
2.快速NOx的生成機理與熱力NOx不同，而與燃料NOx的生成機理非常相似。快速NOx實際上與溫度的關係不大。
3.要降低快速NOx的生成量，只要供給足夠的氧氣，以減少中間產物HCN、NH等即可。
在燃料中所固有的氮化合物，經過複雜的化學反應所產生的NO稱之為燃料NOx，實驗研究表明，其形成的機理是燃料進入燃燒室後，由於高溫，分別釋放出N、NH、CN等各種自由基，由於局部地區的氧濃度不同，可以氧化成NO或者被還原成N2分子。通常，燃料中氮化合物含量高或燃燒室中氧的濃度越大，則形成的燃料型NOx就越多。
