"複数気筒を有する内燃機関の排気通路において空燃比を検出する空燃比検出手段を備える内燃機関の空燃比制御装置において、前記空燃比を第1の周波数で振動させる空燃比振動手段と、前記空燃比振動手段の作動中に、前記空燃比検出手段による今回検出値と、前記第1の周波数とは異なる特定周波数に対応する特定周波数成分を減衰させるように設定された第1特定期間前の過去値との差分を第1差分信号として生成する第1差分信号生成手段と、前記第1差分信号に含まれる前記第1の周波数に対応する第1周波数成分を抽出する第1抽出手段と、前記空燃比振動手段の作動中に、前記空燃比検出手段による今回検出値と、前記第1周波数成分を減衰させるように設定された第2特定期間前の過去値との差分を第2差分信号として生成する第2差分信号生成手段と、前記第2差分信号に含まれる前記特定周波数成分を抽出する第2抽出手段と、前記第1抽出手段により抽出される前記第1周波数成分の強度と、前記第2抽出手段により抽出される前記特定周波数成分の強度との相対関係に基づいて、空燃比制御系の故障を判定する故障判定手段とを備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。前記特定周波数成分は、前記機関の回転速度に対応する周波数の1/2の周波数である0.5次周波数成分であり、前記故障判定手段は、前記第1周波数成分の強度と前記0.5次周波数成分の強度とに基づいて、前記複数気筒のそれぞれに対応する空燃比が許容限度を超えてばらついているインバランス故障を判定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置。前記特定周波数成分は、前記第1の周波数の整数倍の周波数に対応する第2周波数成分であり、前記故障判定手段は、前記第1周波数成分の強度と前記第2周波数成分の強度とに基づいて、前記空燃比検出手段の応答特性劣化故障を判定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置。前記第1の周波数は、前記機関の回転速度が高くなるほど高く設定され、前記第2特定期間は、前記第1の周波数が高くなるほど短くなるように設定されることを特徴とする請求項2または3に記載の内燃機関の空燃比制御装置。複数気筒を有する内燃機関の排気通路において空燃比を検出する空燃比検出手段を備える内燃機関の空燃比制御装置において、前記空燃比を第1の周波数で振動させる空燃比振動手段と、前記空燃比振動手段の作動中に、前記空燃比検出手段による今回検出値と、前記第1の周波数とは異なる特定周波数に対応する特定周波数成分を減衰させるように設定された第1特定期間前の過去値との差分を第1差分信号として生成する第1差分信号生成手段と、前記第1差分信号の今回値と、前記第1の周波数の整数倍の周波数に対応する第2周波数成分を減衰させるように設定された第2特定期間前の過去値との差分を第1の二次差分信号として生成する第1の二次差分信号生成手段と、前記第1の二次差分信号に含まれる前記第1の周波数に対応する第1周波数成分を抽出する第1抽出手段と、前記空燃比振動手段の作動中に、前記空燃比検出手段による今回検出値と、前記第1周波数成分を減衰させるように設定された第3特定期間前の過去値との差分を第2差分信号として生成する第2差分信号生成手段と、前記第2差分信号の今回値と、前記第2特定期間前の過去値との差分を第2の二次差分信号として生成する第2の二次差分信号生成手段と、前記第2の二次差分信号に含まれる前記特定周波数成分を抽出する第2抽出手段と、前記第1差分信号の今回値と、前記第3特定期間前の過去値との差分を第3の二次差分信号として生成する第3の二次差分信号生成手段と、前記第3の二次差分信号に含まれる前記第2周波数成分を抽出する第3抽出手段と、前記第1抽出手段により抽出される前記第1周波数成分の強度と、前記第3抽出手段により抽出される第2周波数成分の強度との相対関係に基づいて、前記空燃比検出手段の応答特性劣化故障の判定を行う第1故障判定手段と、前記第1抽出手段により抽出される前記第1周波数成分の強度と、前記第2抽出手段により抽出される前記特定周波数成分の強度との相対関係に基づいて、前記複数気筒のそれぞれに対応する空燃比が許容限度を超えてばらついているインバランス故障の判定を行う第2故障判定手段とを備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。前記第1の周波数は、前記機関の回転速度が高くなるほど高く設定され、前記第2特定期間及び第3特定期間は、前記第1の周波数が高くなるほど短くなるように設定されることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の空燃比制御装置。上記従来の装置では、0.5次周波数成分あるいは所定周波数成分の強度を算出するために、バンドパスフィルタ処理を用いて必要な周波数成分の抽出が行われる。インバランス故障判定では、所定周波数は0.5次周波数の近傍に設定することが望ましいが、その場合には所定周波数成分を抽出するためのバンドパスフィルタ処理の通過帯域幅WBを狭くすることが必要となる。図8は通過帯域幅WBと、過渡応答特性との関係を示す図であり、図8aに示す実線L1,破線L2,及び一点鎖線L3で示す特性と、図8bに示す実線L11,破線L12,及び一点鎖線L13で示す特性とが対応している。すなわち、通過帯域幅WBを狭くするほど、過渡応答特性における立ち上り時間バンドパスフィルタ処理の開始時点t0からフィルタ出力VOUTが定常出力VSTに達するまでの時間が長くなる。図9aは、バンドパスフィルタ処理の開始時点t0からの、フィルタ出力信号の立ち上り特性の一例を示している。また、入力信号空燃比センサ出力信号がステップ的に変化したような場合に、通過帯域幅WBを狭くするほど図9bに示すような初期発振が発生し易くなる。このようにバンドパスフィルタ処理の通過帯域幅WBを狭くすると不都合な点があるため、通過帯域幅WBを比較的広く設定しつつ、抽出信号のS/N不要周波数成分強度に対する抽出周波数成分強度の比率を高くすることが望まれていた。本発明はこの点に着目してなされたものであり、通過帯域幅が比較的広いバンドパスフィルタ処理を用いて抽出信号の十分なS/Nを確保し、空燃比制御系の故障判定を短時間で精度良く行うことができる空燃比制御装置を提供することを目的とする。上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、複数気筒を有する内燃機関の排気通路において空燃比を検出する空燃比検出手段を備える内燃機関の空燃比制御装置において、前記空燃比を第1の周波数f1で振動させる空燃比振動手段と、前記空燃比検出手段による今回検出値KACTと、前記第1の周波数f1とは異なる特定周波数fIMB,f2に対応する特定周波数成分0.5次周波数成分,周波数f2成分を減衰させるように設定された第1特定期間NIMB,Nf2前の過去値KACT,KACTとの差分を第1差分信号DKACT1として生成する第1差分信号生成手段と、前記第1差分信号DKACT1に含まれる前記第1の周波数f1に対応する第1周波数成分を抽出する第1抽出手段と、前記空燃比検出手段による今回検出値KACTと、前記第1周波数成分f1を減衰させるように設定された第2特定期間Nf1前の過去値KACTとの差分を第2差分信号DKACT2として生成する第2差分信号生成手段と、前記第1差分信号DKACT1に含まれる前記特定周波数成分0.5次周波数成分,周波数f2成分を抽出する第2抽出手段と、前記第1抽出手段により抽出される前記第1周波数成分の強度MPTf1と、前記第2抽出手段により抽出される前記特定周波数成分の強度MIMB,MPTf2との相対関係に基づいて、空燃比制御系の故障を判定する故障判定手段とを備えることを特徴とする。請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記特定周波数成分は、前記機関の回転速度に対応する周波数fNEの1/2の周波数である0.5次周波数成分であり、前記故障判定手段は、前記第1周波数成分の強度MPTf1と前記0.5次周波数成分の強度MIMBとに基づいて、前記複数気筒のそれぞれに対応する空燃比が許容限度を超えてばらついているインバランス故障を判定することを特徴とする。請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記特定周波数成分は、前記第1の周波数の整数倍の周波数f2に対応する第2周波数成分であり、前記故障判定手段は、前記第1周波数成分の強度MPTf1と前記第2周波数成分の強度MPTf2とに基づいて、前記空燃比検出手段の応答特性劣化故障を判定することを特徴とする。請求項4に記載の発明は、請求項2または3に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記第1の周波数f1は、前記機関の回転速度が高くなるほど高く設定され、前記第2特定期間Nf1は、前記第1の周波数f1が高くなるほど短くなるように設定されることを特徴とする。請求項5に記載の発明は、複数気筒を有する内燃機関の排気通路において空燃比を検出する空燃比検出手段を備える内燃機関の空燃比制御装置において、前記空燃比を第1の周波数f1で振動させる空燃比振動手段と、前記空燃比振動手段の作動中に、前記空燃比検出手段による今回検出値KACTと、前記第1の周波数f1とは異なる特定周波数に対応する特定周波数成分0.5次周波数成分を減衰させるように設定された第1特定期間NIMB前の過去値との差分を第1差分信号DKACT1として生成する第1差分信号生成手段と、前記第1差分信号の今回値DKACT1と、前記第1の周波数f1の整数倍の周波数に対応する第2周波数成分MPTf2を減衰させるように設定された第2特定期間Nf2前の過去値DKACT1との差分を第1の二次差分信号DDKACT1として生成する第1の二次差分信号生成手段と、前記第1の二次差分信号DDKAT1に含まれる前記第1の周波数f1に対応する第1周波数成分周波数f1成分を抽出する第1抽出手段と、前記空燃比振動手段の作動中に、前記空燃比検出手段による今回検出値KACTと、前記第1周波数成分を減衰させるように設定された第3特定期間Nf1前の過去値KACTとの差分を第2差分信号DKACT2として生成する第2差分信号生成手段と、前記第2差分信号の今回値DKACT2と、前記第2特定期間前の過去値DKACT2との差分を第2の二次差分信号DDKACT2として生成する第2の二次差分信号生成手段と、前記第2の二次差分信号DDKACT2に含まれる前記特定周波数成分0.5次周波数成分を抽出する第2抽出手段と、前記第1差分信号の今回値DKACT1と、前記第3特定期間Nf1前の過去値DKACT1との差分を第3の二次差分信号DDKACT3として生成する第3の二次差分信号生成手段と、前記第3の二次差分信号DDKACT3に含まれる前記第2周波数成分を抽出する第3抽出手段と、前記第1抽出手段により抽出される前記第1周波数成分の強度MPTf1と、前記第3抽出手段により抽出される第2周波数成分の強度MPTf2との相対関係に基づいて、前記空燃比検出手段の応答特性劣化故障の判定を行う第1故障判定手段と、前記第1抽出手段により抽出される前記第1周波数成分の強度MPTf1と、前記第2抽出手段により抽出される前記特定周波数成分の強度MIMBとの相対関係に基づいて、前記複数気筒のそれぞれに対応する空燃比が許容限度を超えてばらついているインバランス故障の判定を行う第2故障判定手段とを備えることを特徴とする。請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の内燃機関の空燃比制御装置において、前記第1の周波数f1は、前記機関の回転速度NEが高くなるほど高く設定され、前記第2特定期間Nf2及び第3特定期間Nf1は、前記第1の周波数f1が高くなるほど短くなるように設定されることを特徴とする。請求項1に記載の発明によれば、空燃比を第1の周波数で振動させる空燃比振動制御が行われ、空燃比振動制御実行中における空燃比検出手段による今回検出値と、特定周波数に対応する特定周波数成分を減衰させるように設定された第1特定期間前の過去値との差分が第1差分信号として生成され、第1差分信号に含まれる第1の周波数に対応する第1周波数成分が抽出される。さらに空燃比振動制御実行中における空燃比検出手段による今回検出値と、第1周波数成分を減衰させるように設定された第2特定期間前の過去値との差分が第2差分信号として生成され、第2差分信号に含まれる特定周波数成分が抽出される。そして第1抽出手段により抽出される第1周波数成分の強度と、第2抽出手段により抽出される特定周波数成分の強度との相対関係に基づいて、空燃比制御系の故障が判定される。第1差分信号に含まれる特定周波数成分は大きく減衰しており、また第2差分信号に含まれる第1周波数成分は大きく減衰しているため、比較的広い通過帯域幅のバンドパスフィルタ処理を用いて、第1周波数成分及び特定周波数成分を十分なS/Nで抽出することができる。その結果、空燃比制御系の故障判定を短時間で精度良く行うことができる。請求項2に記載の発明によれば、機関の回転速度に対応する周波数の1/2の周波数である0.5次周波数の成分強度と、空燃比振動制御の周波数である第1周波数の成分強度とに基づいて、複数気筒のそれぞれに対応する空燃比が許容限度を超えてばらついているインバランス故障が判定される。したがって、0.5次周波数成分強度及び第1周波数成分強度を精度よく算出し、インバランス故障判定を正確に行うことができる。請求項3に記載の発明によれば、空燃比振動制御の周波数である第1の周波数の成分強度と、第1の周波数の整数倍の第2の周波数の成分強度とに基づいて、空燃比検出手段の応答特性劣化故障が判定される。空燃比検出手段の応答特性劣化故障の判定手法は、本出願人による出願の公報例えば特開2010-101289号公報に示されており、第1周波数成分強度、及び第1周波数成分強度と第2周波数成分強度との比率に応じて、空燃比検出手段の応答特性劣化故障の判定が可能である。したがって、請求項3の発明により、第1周波数成分強度及び第2周波数成分強度を精度よく算出し、空燃比検出手段の応答特性劣化故障を正確に行うことができる。請求項4に記載の発明によれば、第1の周波数は機関の回転速度が高くなるほど高く設定され、第2特定期間は第1の周波数が高くなるほど短くなるように設定されるので、機関運転状態に応じた周波数で空燃比振動制御を行い、故障判定実行中における排気特性の悪化を抑制することができる。また第2特定期間を第1の周波数が高くなるほど短くなるように設定することにより、第2差分信号に含まれる第1の周波数成分を機関回転速度に拘わらず適切に減衰させることができる。請求項5に記載の発明によれば、空燃比を第1の周波数で振動させる空燃比振動制御が行われ、空燃比振動制御実行中における空燃比検出手段による今回検出値と、特定周波数に対応する特定周波数成分を減衰させるように設定された第1特定期間前の過去値との差分が第1差分信号として生成され、第1差分信号の今回値と、第1の周波数の整数倍の周波数に対応する第2周波数成分を減衰させるように設定された第2特定期間前の過去値との差分が第1の二次差分信号として生成され、第1の二次差分信号に含まれる第1の周波数に対応する第1周波数成分が抽出される。さらに空燃比振動制御実行中における空燃比検出手段による今回検出値と、第1周波数成分を減衰させるように設定された第3特定期間前の過去値との差分が第2差分信号として生成され、第2差分信号の今回値と、第2特定期間前の過去値との差分が第2の二次差分信号として生成され、第2の二次差分信号に含まれる特定周波数成分が抽出される。また第1差分信号の今回値と、第3特定期間前の過去値との差分が第3の二次差分信号として生成され、第3の二次差分信号に含まれる第2周波数成分が抽出される。そして、第1抽出手段により抽出される第1周波数成分の強度と、第3抽出手段により抽出される第2周波数成分の強度との相対関係に基づいて、空燃比検出手段の応答特性劣化故障が判定される一方、第1抽出手段により抽出される第1周波数成分の強度と、第2抽出手段により抽出される特定周波数成分の強度との相対関係に基づいて、空燃比のインバランス故障が判定される。第1の二次差分信号に含まれる特定周波数成分及び第2周波数成分は大きく減衰し、第2の二次差分信号に含まれる第1及び第2周波数成分は大きく減衰し、第3の二次差分信号に含まれる特定周波数成分及び第1周波数成分は大きく減衰しているので、比較的広い通過帯域幅のバンドパスフィルタ処理を用いて、第1周波数成分、第2周波数成分、及び特定周波数成分を十分なS/Nで抽出することができる。その結果、空燃比検出手段の応答特性劣化故障及び空燃比のインバランス故障の判定を短時間で精度良く行うことができる。請求項6に記載の発明によれば、第1の周波数は機関の回転速度が高くなるほど高く設定され、第2特定期間及び第3特定期間は第1の周波数が高くなるほど短くなるように設定されるので、機関運転状態に応じた周波数で空燃比振動制御を行い、故障判定実行中における排気特性の悪化を抑制することができる。また第2及び第3特定期間を第1の周波数が高くなるほど短くなるように設定することにより、第2差分信号及び第3の二次差分信号に含まれる第1の周波数成分を機関回転速度に拘わらず適切に減衰させることができるとともに、第1及び第2の二次差分信号に含まれる第2の周波数成分を機関回転速度に拘わらず適切に減衰させることができる。以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。[第1の実施形態]図1は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関以下エンジンという及びその空燃比制御装置の全体構成図であり、例えば4気筒のエンジン1の吸気管2の途中にはスロットル弁3が配されている。スロットル弁3にはスロットル弁開度THを検出するスロットル弁開度センサ4が連結されており、その検出信号は電子制御ユニット以下ECUという5に供給される。燃料噴射弁6はエンジン1とスロットル弁3との間かつ吸気管2の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にECU5に電気的に接続されて当該ECU5からの信号により燃料噴射弁6の開弁時間が制御される。スロットル弁3の上流側には吸入空気流量GAIRを検出する吸入空気流量センサ7が設けられている。またスロットル弁3の下流側には吸気圧PBAを検出する吸気圧センサ8、及び吸気温TAを検出する吸気温センサ9が設けられている。これらのセンサの検出信号は、ECU5に供給される。エンジン1の本体には、エンジン冷却水温TWを検出する冷却水温センサ10が装着されており、その検出信号はECU5に供給される。ECU5には、エンジン1のクランク軸図示せずの回転角度を検出するクランク角度位置センサ11が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がECU5に供給される。クランク角度位置センサ11は、エンジン1の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス以下CYLパルスというを出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点TDCに関し所定クランク角度前のクランク角度位置で4気筒エンジンではクランク角180度毎にTDCパルスを出力するTDCセンサ及びTDCパルスより短い一定クランク角周期例えば6度周期で1パルス以下CRKパルスというを発生するCRKセンサから成り、CYLパルス、TDCパルス及びCRKパルスがECU5に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御、エンジン回転数エンジン回転速度NEの検出に使用される。排気通路13には三元触媒14が設けられている。三元触媒14は、酸素蓄積能力を有し、エンジン1に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され、排気中の酸素濃度が比較的高い排気リーン状態では、排気中の酸素を蓄積し、逆にエンジン1に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気中の酸素濃度が低く、HC、CO成分が多い排気リッチ状態では、蓄積した酸素により排気中のHC,COを酸化する機能を有する。三元触媒14の上流側であって各気筒に連通する排気マニホールドの集合部より下流側には、比例型酸素濃度センサ15以下LAFセンサ15というが装着されており、このLAFセンサ15は排気中の酸素濃度空燃比にほぼ比例した検出信号を出力し、ECU5に供給する。ECU5には、エンジン1により駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量以下アクセルペダル操作量というAPを検出するアクセルセンサ21及び当該車両の走行速度車速VPを検出する車速センサ22が接続されており、それらセンサの検出信号がECU5に供給される。スロットル弁3は図示しないアクチュエータにより開閉駆動され、スロットル弁開度THはアクセルペダル操作量APに応じてECU5により制御される。なお、図示は省略しているが、エンジン1には周知の排気還流機構が設けられている。ECU5は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット以下CPUという、該CPUで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁6に駆動信号を供給する出力回路を備えている。ECU5のCPUは、上述の各種センサの検出信号に基づいて、種々のエンジン運転状態を判別するとともに、該判別されたエンジン運転状態に応じて、次式1を用いて、TDCパルスに同期して開弁作動する燃料噴射弁6の燃料噴射時間TOUTを演算する。燃料噴射時間TOUTは、噴射される燃料量にほぼ比例するので、以下燃料噴射量TOUTという。TOUT=TIM×KCMD×KAF×KTOTAL1ここに、TIMは基本燃料量、具体的には燃料噴射弁6の基本燃料噴射時間であり、吸入空気流量GAIRに応じて設定されたTIMテーブルを検索して決定される。TIMテーブルは、エンジンにおいて燃焼する混合気の空燃比AFがほぼ理論空燃比になるように設定されている。KCMDはエンジン1の運転状態に応じて設定される目標空燃比係数である。目標空燃比係数KCMDは、空燃比A/Fの逆数、すなわち燃空比F/Aに比例し、理論空燃比のとき値1.0をとるので、以下目標当量比という。後述するように、空燃比のインバランス故障判定を行うときは、1.0±DAFの範囲で時間経過に伴って正弦波状に変化するように設定される。KAFは、空燃比フィードバック制御の実行条件が成立するときは、LAFセンサ15の検出値から算出される検出当量比KACTが目標当量比KCMDに一致するようにPID比例積分微分制御あるいは適応制御器SelfTuningRegulatorを用いた適応制御により算出される空燃比補正係数である。KTOTALは夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数エンジン冷却水温TMに応じた補正係数KTW、吸気温TAに応じた補正係数KTAなどの積である。ECU5のCPUは上述のようにして求めた燃料噴射量TOUTに基づいて燃料噴射弁6を開弁させる駆動信号を出力回路を介して燃料噴射弁6に供給する。また、ECU5のCPUは、以下に説明するように空燃比のインバランス故障判定を行う。本実施形態におけるインバランス故障判定手法は、基本的には特許文献1に示される手法と同一のものであり、エンジン運転中に空燃比を振動周波数f1で振動させる空燃比振動制御を実行し、その制御実行中におけるLAFセンサ15の出力信号SLAFに含まれる0.5次周波数成分強度MIMBを、周波数f1成分強度MPf1で除算することにより得られる判定パラメータRTを用いて、インバランス故障が判定される。図2は、LAFセンサ出力信号SLAFの周波数成分強度分布の一例を示す図であり、この例は振動周波数f1をエンジン回転数NE[rpm]に対応するエンジン回転周波数fNE=NE/60の0.4倍に設定し、インバランス故障が発生している状態に対応する。この状態では、図2に示すように周波数f1成分の強度MPTf1と、周波数fIMB=0.5×fNE成分、すなわち0.5次周波数成分の強度MIMBとがピーク値を示す。このように比較的周波数が近接した成分の強度を精度良く算出するために、本実施形態では、LAFセンサ出力SLAFから算出される検出当量比の今回値KACTと、所定期間TP前の過去値KACTとの差分DKACTを下記式2により算出し、差分DKACTを用いてインバランス故障判定を行う。式2のNPは、所定期間TPを、LAFセンサ出力SLAFのサンプリング周期TPSPで離散化した離散遅延期間である。DKACT=KACT-KACT2式2により算出される差分DKACTのゲイン周波数特性は、一般に図3に示すような特性を示す。図3に示す減衰極周波数fPOLEは、下記式3に示すように所定期間TPの逆数に相当する周波数である。fPOLE=1/TP3本実施形態では、0.5周波数成分を抽出するときは、減衰極周波数fPOLEを空燃比の振動周波数f1=0.4fNEとするため、検出当量比KACTのサンプリングをクランク角度30度毎に行い、式2の離散遅延期間NPを30に設定する。また周波数f1成分を抽出するときは、減衰極周波数fPOLEを0.5次周波数fIMBとするため、式2の離散遅延期間NPを24に設定する。このように減衰させたい周波数に応じたサンプリング周期TPSP及び対応する離散遅延期間NPを使用することによって、抽出信号のS/Nを向上させることができる。そして、差分DKACTについて、必要な周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ処理を行い、0.5次周波数成分強度MIMB及び周波数f1成分強度MPTf1を算出する。このバンドパスフィルタ処理の通過帯域幅WBを比較的広く設定することにより、インバランス故障判定を短時間で精度良く行うこと可能となる。図4は、本実施形態におけるインバランス故障判定処理のフローチャートである。この処理は、インバランス故障判定の実行条件が成立しているときに、所定クランク角度CACAL例えば30度毎にECU5のCPUで実行される。インバランス故障判定実行条件は、例えば下記の条件1~11がすべて満たされると成立する。1エンジン回転数NEが所定上下限値の範囲内にある。2吸気圧PBAが所定圧より高い判定に必要な排気流量が確保されている。3LAFセンサ15が活性化している。4LAFセンサ15の出力に応じた空燃比フィードバック制御が実行されている。5エンジン冷却水温TWが所定温度より高い。6エンジン回転数NEの単位時間当たりの変化量DNEが所定回転数変化量より小さい。7吸気圧PBAの単位時間当たりの変化量DPBAFが所定吸気圧変化量より小さい。8燃料の加速増量急加速時に実行されるが行われていない。9排気還流率が所定値より大きい。10LAFセンサ出力が上限値または下限値に張り付いた状態ではない。11LAFセンサの応答特性が正常である応答特性の劣化故障が発生しているとの判定が行われていない。インバランス故障判定実行条件が成立すると、目標当量比KCMDを下記式4によって振動させる空燃比振動制御を開始する。空燃比振動制御実行中は、空燃比補正係数KAFを1.0または1.0以外の特定の値に固定される。式4のKf1は、例えば振動周波数f1を0.4fNEとする場合には、0.4に設定される第1周波数係数であり、kは目標当量比KCMDの算出周期CACALで離散化した離散化時刻である。KCMD=DAF×sinKf1×CACAL×k14図4のステップS11では、空燃比振動制御フラグFPTが1であるか否かを判別する。空燃比振動制御フラグFPTは、空燃比振動制御の開始時点から所定安定化時間TSTBLが経過すると1に設定される。ステップS11の答が否定NOであるときは直ちに処理を終了する。ステップS11の答が肯定YESであるときは、検出当量比KACTの今回値KACTを取得し、メモリに格納する処理を行うステップS12。メモリには、上述した式2による差分DKACTの算出に必要な数の過去値が格納される。ステップS13では、下記式5により、第1差分DKACT1を算出する。式5のNIMBは、0.5次周波数成分を減衰させるための第1離散遅延期間であり、本実施形態では24に設定される。DKACT1=KACT-KACT5ステップS14では、第1差分DKACT1について、周波数f1成分を抽出するバンドパスフィルタ処理を行い、ステップS15ではステップS14で得られるバンドパスフィルタ処理出力の絶対値振幅を積算することにより、周波数f1成分強度MPTf1を算出する。ステップS16では、下記式6により第2差分DKACT2を算出する。式6のNf1は、周波数f1成分を減衰させるための第2離散遅延期間であり、本実施形態では30に設定される。DKACT1=KACT-KACT6ステップS17では、第2差分DKACT3について、0.5次周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ処理を行い、ステップS18ではステップS17で得られるバンドパスフィルタ処理出力の絶対値振幅を積算することにより、0.5次周波数成分強度MIMBを算出する。ステップS19では、周波数成分強度の算出開始時点から所定積算時間TINTが経過したか否かを判別し、その答が否定NOである間は直ちに処理を終了する。ステップS19の答が肯定YESとなると、下記式7により判定パラメータRTを算出する。RT=MIMB/MPTf17ステップS21では、判定パラメータRTが判定閾値RTTHより大きいか否かを判別し、その答が肯定YESであるときは、インバランス故障が発生していると判定するステップS22。一方、ステップS21の答が否定NOであるときは、気筒毎の空燃比の差は許容限度内にある正常と判定するステップS23。以上のように本実施形態では、空燃比を周波数f1で振動させる空燃比振動制御が行われ、空燃比振動制御実行中における検出当量比の今回検出値KACTと、0.5次周波数fIMBに対応する0.5次周波数成分を減衰させるように設定された第1離散遅延期間NIMB前の過去値KACTとの差分が第1差分DKACT1として算出され、第1差分DKACT1に含まれる周波数f1に対応する周波数f1成分がバンドパスフィルタ処理により抽出され、バンドパスフィルタ処理出力の絶対値の積算演算によって周波数f1成分強度MPTf1が算出される。一方空燃比振動制御実行中における検出当量比の今回値KACTと、周波数f1成分を減衰させるように設定された第2離散遅延期間Nf1前の過去値KACTとの差分が第2差分DKACT2として算出され、第2差分DKACT2に含まれる0.5次周波数成分がバンドパスフィルタ処理により抽出され、バンドパスフィルタ処理出力の絶対値の積算演算によって0.5次周波数成分強度MIMBが算出される。そして周波数f1成分強度MPTf1で0.5次周波数成分強度MIMBを除算することにより算出される判定パラメータRTと、判定閾値RTTHとを比較することにより、インバランス故障が判定される。第1差分DKACT1に含まれる0.5次周波数成分は大きく減衰しており、また第2差分DKACT2に含まれる周波数f1成分は大きく減衰しているため、比較的広い通過帯域幅のバンドパスフィルタ処理を用いて、周波数f1成分及び0.5次周波数成分を十分なS/Nで抽出することができる。その結果、インバランス故障判定を短時間で精度良く行うことができる。また本実施形態では、空燃比振動制御の周波数f1は、エンジン回転周波数fNEの0.4倍に設定されるので、エンジン回転数NEが高くなるほど周波数f1が高くなる。これにより、故障判定実行中における排気特性の悪化及び判定精度の低下を抑制することができる。すなわち、一定の振動周波数で振動させる場合には、エンジン回転数NEと特定の関係となりエンジン回転数NEに対応する周波数の1/2倍、1倍などに該当し、空燃比振動制御による空燃比変動と、エンジン回転に起因するノイズによる空燃比変動とが区別できずに、判定精度が低下する可能性があるが、本実施形態においては、周波数f1はエンジン回転周波数fNEの0.4倍に設定されるので、そのような事態を確実に回避することが可能である。また、故障判定に例えば20振動周期の期間を要する場合、エンジン回転数NEが高くなるほど故障判定時間が短縮され、空燃比振動制御を行うことに起因する排気特性の悪化を抑制することができる。本実施形態では、LAFセンサ15が空燃比検出手段に相当し、燃料噴射弁6が空燃比振動手段の一部に相当し、ECU5が空燃比振動手段の一部、第1差分信号生成手段、第1抽出手段、第2差分信号生成手段、第2抽出手段、及び故障判定手段を構成する。具体的には、図4のステップS13が第1差分信号生成手段に相当し、ステップS14が第1抽出手段に相当し、ステップS16が第2差分信号生成手段に相当し、ステップS17が第2抽出手段に相当し、ステップS15,S18,及びS20~S23が故障判定手段に相当する。[第2の実施形態]本実施形態は、本発明をLAFセンサ15の応答特性劣化故障判定に適用したものである。以下に説明する点以外は第1の実施形態と同一である。応答特性劣化故障の判定手法は、基本的には上述した特開2010-101289号公報に示されたものと同一であり、判定に必要な周波数成分の抽出に本発明が適用される。すなわち、本実施形態では、周波数f1以下第1の周波数f1というの空燃比振動制御を実行し、LAFセンサ15の出力信号から算出される検出当量比KACTに含まれる周波数f1の成分強度MPTf1と、周波数f1の2倍の周波数である周波数f2以下第2の周波数f2というに対応する周波数f2の成分強度MPTf2とを用いて、応答特性劣化故障が判定される。図5は本実施形態におけるLAFセンサ故障判定処理のフローチャートである。この処理は、LAFセンサ故障判定の実行条件が成立しているときに、所定クランク角度CACAL例えば30度毎にECU5のCPUで実行される。LAFセンサ故障判定実行条件は、第1の実施形態においけるインバランス故障判定実行条件と同一である。図5のステップS31では、空燃比振動制御フラグFPTが1であるか否かを判別し、その答が否定NOであるときは直ちに処理を終了する。ステップS31の答が肯定YESであるときは、検出当量比KACTの今回値KACTを取得し、メモリに格納する処理を行うステップS32。ステップS33では、下記式11により、第1差分DKACT1aを算出する。式11のNf2は、周波数f2成分を減衰させるための第3離散遅延期間であり、本実施形態では15に設定される。DKACT1a=KACT-KACT11ステップS34では、第1差分DKACT1aについて、周波数f1成分を抽出するバンドパスフィルタ処理を行い、ステップS35ではステップS34で得られるバンドパスフィルタ処理出力の絶対値振幅を積算することにより、周波数f1成分強度MPTf1を算出する。ステップS36では、前記式6により第2差分DKACT2を算出する。ステップS37では、第2差分DKACT2について、周波数f2成分を抽出するバンドパスフィルタ処理を行い、ステップS38ではステップS37で得られるバンドパスフィルタ処理出力の絶対値振幅を積算することにより、周波数f2成分強度MPTf2を算出する。ステップS39では、周波数成分強度の算出開始時点から所定積算時間TINTが経過したか否かを判別し、その答が否定NOである間は直ちに処理を終了する。ステップS39の答が肯定YESとなると、ステップS40に進み、周波数f1成分強度MPTf1が強度判定閾値MPTf1THより小さいか否かを判別する。ステップS40の答が肯定YESであるときは、LAFセンサ出力のリッチ側の応答特性及びリーン側の応答特性がほぼ同様に劣化する第1故障パターンの故障が発生していると判定するステップS41。ステップS40の答が否定NOであるときは、周波数f1成分強度MPTf1及び周波数f2成分強度MPTf2を下記式12に適用し、より判定パラメータRTLAFを算出するステップS42。RTLAF=MPTf1/MPTf212ステップS43では、判定パラメータRTLAFが判定閾値RTLAFTHより大きいか否かを判別し、その答が否定NOであるときは、LAFセンサ出力のリッチ側の応答特性及びリーン側の応答特性が非対称に劣化する第2故障パターンの故障が発生していると判定するステップS44。ステップS43の答が肯定YESであるときは、LAFセンサ15は正常である応答特性劣化故障は発生していないと判定するステップS45。以上のように本実施形態では、空燃比を第1の周波数f1で振動させる空燃比振動制御が行われ、空燃比振動制御実行中における検出当量比KACTの今回検出値KACTと、第2の周波数f2に対応する周波数f2成分を減衰させるように設定された第3離散遅延期間Nf2前の過去値KACTとの差分が第1差分DKACT1aとして算出され、第1差分DKACT1aに含まれる周波数f1に対応する周波数f1成分がバンドパスフィルタ処理により抽出され、バンドパスフィルタ処理出力の絶対値の積算演算によって周波数f1成分強度MPTf1が算出される。一方空燃比振動制御実行中における検出当量比KACTの今回値KACTと、周波数f1成分を減衰させるように設定された第2離散遅延期間Nf1前の過去値KACTとの差分が第2差分DKACT2として算出され、第2差分DKACT2に含まれる周波数f2成分がバンドパスフィルタ処理により抽出され、バンドパスフィルタ処理出力の絶対値に積算演算によって周波数f2成分強度MPTf2が算出される。そして周波数f1成分強度MPTf1及び周波数f2成分強度MPTf2とを用いて、LAFセンサ15の応答特性劣化故障判定が行われる。第1差分DKACT1aに含まれる周波数f2成分は大きく減衰しており、また第2差分DKACT2に含まれる周波数f1成分は大きく減衰しているため、比較的広い通過帯域幅のバンドパスフィルタ処理を用いて、周波数f1成分及び周波数f2成分を十分なS/Nで抽出することができる。その結果、応答特性劣化故障判定を短時間で精度良く行うことができる。本実施形態では、図5のステップS33が第1差分信号生成手段に相当し、ステップS34が第1抽出手段に相当し、ステップS36が第2差分信号生成手段に相当し、ステップS37が第2抽出手段に相当し、ステップS35,S38,及びS40~S45が故障判定手段に相当する。[第3の実施形態]本実施形態は、上述したインバランス故障判定及びLAFセンサの応答特性劣化故障判定をともに実行し、その際必要となる各周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ処理の前に、不要な2つの周波数成分を減衰させる差分演算を行うようにしたものである。以下に説明する点以外は、第1及び第2の実施形態と同一である。図6及び図7は、インバランス故障及びLAFセンサの応答特性劣化故障の判定を行う処理のフローチャートである。図6の処理は、図4の処理にステップS13a及びS16aを追加し、ステップS14及びS17をそれぞれステップS14a及びS17aに代えたものであり、図7の処理に続く。図7の処理は、図5のステップS31~S35を削除し、ステップS36及びS37をそれぞれステップS36a及びS37aに代えたものである。図6のステップS13aでは、第1差分DKACT1の今回値及び第3離散遅延期間Nf2前の過去値を下記式21に適用し、第1の二次差分DDKACT1を算出する。DDKACT1=DKACT1-DKACT121ステップS14aでは第1の二次差分DDKACT1について周波数f1成分を抽出するバンドパスフィルタ処理を行い、ステップS15でステップS14aで得られるバンドパスフィルタ処理出力の絶対値振幅を積算することにより、周波数f1成分強度MPTf1を算出する。ステップS16aでは、第2差分DKACT2の今回値及び第3離散遅延期間Nf2前の過去値を下記式22に適用し、第2の二次差分DDKACT2を算出する。DDKACT2=DKACT2-DKACT223ステップS17aでは第2の二次差分DDKACT2について0.5次周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ処理を行い、ステップS18でステップS17aで得られるバンドパスフィルタ処理出力の絶対値振幅を積算することにより、0.5次周波数成分強度MIMBを算出する。図7のステップS36aでは、第1差分DKACT1の今回値及び第2離散遅延期間Nf1前の過去値を下記式23に適用し、第3の二次差分DDKACT3を算出する。DDKACT3=DKACT1-DKACT123ステップS37aでは第3の二次差分DDKACT3について周波数f2成分を抽出するバンドパスフィルタ処理を行い、ステップS38でステップS37aで得られるバンドパスフィルタ処理出力の絶対値振幅を積算することにより、周波数f2成分強度MPTf2を算出する。本実施形態によれば、空燃比を第1の周波数f1で振動させる空燃比振動制御が行われ、空燃比振動制御実行中における検出当量比の今回値KACTと、0.5次周波数成分を減衰させるように設定された第1離散遅延期間NIMB前の過去値KACTとの差分が第1差分DKACT1として算出され、第1差分の今回値DKACT1と、第2の周波数f2に対応する周波数成分を減衰させるように設定された第3離散遅延期間Nf2前の過去値DKACT1との差分が第1の二次差分DDKACT1として算出され、第1の2次差分DDKACT1に含まれる周波数f1成分が抽出される。さらに空燃比振動制御実行中における検出当量比の今回値KACTと、周波数f1成分を減衰させるように設定された第2離散遅延期間Nf1前の過去値KACTとの差分が第2差分DKACT2として算出され、第2差分の今回値DKACT2と、第3離散遅延期間Nf2前の過去値DKACT2との差分が第2の二次差分DDKACT2として算出され、第2の二次差分DDKACT2に含まれる0.5次周波数成分が抽出される。また第1差分の今回値DKACT1と、第2離散遅延期間Nf1前の過去値DKACT1との差分が第3の二次差分DDKACT3として算出され、第3の二次差分DDKACT3に含まれる周波数f2成分が抽出される。そして、周波数f1成分強度MPTf1と、周波数f2成分強度MPTf2との相対関係に基づいて、LAFセンサ15の応答特性劣化故障が判定される一方、周波数f1成分強度MPTf1と、0.5次周波数成分強度MIMBとの相対関係に基づいて、空燃比のインバランス故障が判定される。第1の二次差分DDKACT1に含まれる0.5次周波数成分及び周波数f2成分は大きく減衰し、第2の二次差分DDKACT2に含まれる周波数f1成分及び周波数f2成分は大きく減衰し、第3の二次差分DDKACT3に含まれる0.5次周波数成分及び周波数f1成分は大きく減衰しているので、比較的広い通過帯域幅のバンドパスフィルタ処理を用いて、周波数f1成分、周波数f2成分、及び0.5次周波数成分を十分なS/Nで抽出することができる。その結果、LAFセンサ15の応答特性劣化故障及び空燃比のインバランス故障の判定を短時間で精度良く行うことができる。本実施形態では、ステップS13aが第1の二次差分信号生成手段に相当し、ステップS14aが第1抽出手段に相当し、ステップS16aが第2の二次差分信号生成手段に相当し、ステップS17aが第2抽出手段に相当し、ステップS36aが第3の二次差分信号生成手段に相当し、ステップS37aが第3抽出手段に相当し、ステップS15,S18,及びS20~S23が第2故障判定手段に相当し、ステップS15,S38,及びS40~S45が第1故障判定手段に相当する。なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、第1の周波数f1をエンジン回転周波数fNEの定数倍の値エンジン回転に同期した周波数に設定したが、例えば4Hz程度の固定周波数に設定するようにしてもよい。ただし、固定周波数とする場合には、故障判定の実行条件におけるエンジン回転数NEの範囲を比較的狭い範囲に限定することが望ましい。また第1の周波数f1を例えば4Hzに設定する場合には、周波数f1成分及び周波数f2成分を減衰させるための処理に適用する検出当量比KACTのサンプリング周期TPSPは、例えば12.5ミリ秒に設定する。この場合、故障判定処理は、サンプリング周期TPSPで実行し、第2離散遅延期間Nf1を20とし、第3離散遅延期間Nf2を10とする。第1離散時間NIMBは、0.5次周波数成分を減衰させるべくエンジン回転数NEの逆数に比例するように設定するとともに、0.5次周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ処理のフィルタ係数はエンジン回転数NEに応じて設定する。あるいは、検出当量比KACTを所定時間毎にサンプリングした一定時間間隔データと、所定クランク角度毎にサンプリングした一定クランク角度間隔データをともにメモリに記憶し、一定時間間隔データを用いて周波数f1成分を抽出するバンドパスフィルタ処理を実行し、一定クランク角度間隔データを用いて0.5次周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ処理を実行するようにしてもよい。また上述した実施形態では、第2の周波数f2を第1の周波数f1の2倍とする例を示したが、前述した特開2010-101289号公報に示されるように、第2の周波数f2を第1の周波数f1の2倍以外の整数倍に設定してもよい。また周波数成分強度の算出処理対象周波数成分の抽出するバンドパスフィルタ処理及びバンドパスフィルタ処理出力の絶対値の積算処理は、故障判定処理とは別に最適の実行周期で実行するようにしてもよい。その場合には、故障判定処理では周波数成分強度算出を行わず、並行して実行される周波数成分強度算出処理で算出された周波数成分強度0.5次周波数成分強度MIMB,第1周波数成分強度MPTf1,第2周波数成分強度MPTf2を読み込んで、判定処理を行う。また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの空燃比制御装置にも適用が可能である。"