primitive Motorkunde für Dummies?

Naja, im Prinzip haben die Vierventil-Zylinderköpfe den Zweck, den Gasdurchsatz zu verbessern. Das wirkt sich halt bei hohen Drehzahlen deutlich stärker aus.
Wenn ich ein Volumen V in einer gewissen Zeit t durch den Querschnitt A transportieren möchte, so ergibt sich aus V/(A*t) die Strömungsgeschwindigkeit. Wird der Querschnitt bei konstantem Volumen und konstanter Zeit größer, so sinkt automatisch die Strömungsgeschwindigkeit. Der Strömungswiderstand steigt quadratisch mit der Strömungsgeschwindigkeit, daher ist es lohnenswert die Strömungsgeschwindigkeit so gering wie möglich zu halten. Dies wird erreicht indem der Einlassquerschnitt der 4-Ventiler größer ist. So kann der 16-Ventiler auch bei höheren Drehzahlen im Vergleich zum 8-Ventiler noch ungehemmter ansaugen und erreicht, wie du eben schon sagtest eine bessere Zylinderfüllung.

Die mittlere Kolbengeschwindigkeit von 20 m/s ist wohl eher als eine art Standartwert zu sehen und wie du bewiesen hast kommt das bei den Audis doch recht gut hin. Das ist keinesfalls ein Schwellenwert.

Da du die Abregeldrehzahl vom 16V nur angenommen hast und nicht auf Tatsachen beruhen, ist die höhere Kolbengeschwindigkeit nur eine Vermutung. Ehrlich gesagt glaube ich es auch nicht, dass der 16V später abregelt. Warum auch, afaik sind Rumpf, Kurbelwelle, Pleul usw identisch. Der gravierende Unterschied ist, ein anderer Drehmomentverlauf.

Der 16V rennt sogar erst bei 7200 u/min in den begrenzer
Die audiander mussten die begrenzerdrehzahl hochnehmen, da der 16v erst bei 5900 u/min seine maximal leistung hat.
Der drehmoment- und leistungsverlauf unterscheiden sich merklich vom 8v. Warum steht sxhonmal oben

Das Problem mit der Kolbengeschwindigkeit ist gar nicht so kompliziert.

Bei einer bestimmten Drehzahl pro Minute, muss dieser pro Umdrehung einmal hoch und wieder runter. Je höher die Drehzahl, desto öfter muss er das in der gleichen Zeit schaffen.
D.h. die Beschleunigung und die Geschwindigkeit dieser Bewegung nehmen zu, damit die Kräfte die auf ihn wirken.
Zusätzlich rotieren die anderen Motorteile wie die Kurbelwelle auch entsprechend schneller.

Was passiert, wenn man bei 180 auf der Autobahn mal in den zweiten Schaltet, wenn es einem glückt den Gang reinzuprügeln?
-> Die Teile sind nicht ausgelegt für solche schnelle Bewegung.

Manch ein Motorrad kannst auch gut bis 19000 U/min bringen. Neben der anderen Wuchtung und optimierten Lagerung, der geringeren Last, ist natürlich der Hub kürzer, damit auch die Strecke die in der gleichen Zeit zurück gelegt werden muss.

Warum ein 16V meist mehr Drehzahl will bevor etwas geht, wurde schon denke ich ausreichend beschrieben.
Wenn man sich z.B. einfache Konstruktionen anschaut, wie ein Schaltsaugrohr beim V6, kann man sehen, dass der Füllgrad eine wichtige Rolle spielt.
Ab einer bestimmten Drehzahl wird die Ansaugrohrlänge verändert. Zwischen Ventilen und Drosselklappe entstehen Resonanzwellen.
Abhängig von dem Rohr haben diese Unterschiedliche Laufzeiten, das Beste ist sie so zeitlich abzustimmen, dass genau die größere Menge in den Brennraum drückt, wenn er Ansaugt.
Beim Vollgasgeben will man sicherlich nicht gerade den Bereich des kleinsten Druckes der Welle abbekommen

Diese System wurde dann immer weiter gesponnen über mehrere Stufen, variable Verstellung, variable Verstellung der Ventile und und und

Man könnte wohl einen 8V auf 9000 U/min abstimmen, dann wird aber untenrum gar nichts mehr gehen (ausgehend ohne den Einsatz von variablen Ansaugwegen und co)