はい。

> 実験結果01
>
> 検索件数（ＤＬ対象数）2494件
> 128M 824件
> 512M 1051件
> 4096M 1054件

メモリについては512M以上で対して変わらないので、
もっと早い段階で頭打ちになっていそうですね。

> 実験結果02
> index.phpに
>
> ini_set('display_errors', 'on');
> error_reporting(E_ALL & ~E_DEPRECATED & ~E_STRICT);
>
> ini_set( 'memory_limit', '-1' );
>
> とし、メモリーは128Ｍのままで、

これについては、ini_setの方が強いようですね。
↓824件よりは多いですし。ただ上限は512M程度かと。

> 1053件ＤＬ
>
> 最後に<b>Fatal error</b>: Out of memory～

メモリの許容量オーバーですね。

> と記載されています。
>
> 追記：
> 実験02の状態でメモリーリミットを4096Mにした場合は
>
> 1054件DL

誤差と考えても支障はないと思いますが、↓結局はメモリですね。

> 最後に<b>Fatal error</b>: Out of memory～

ちなみに商品情報追加プラグインありのケースでしょうか？
たしかプラグインなしでも問題は起きていたと思いますので
EC-CUBE側でも改善を検討した方が良さそうな事象ですね。