Por lo que pude ver en el código de opencv el problema es que usamos la versión 2.3.1 que es la que baja el apt-get, esta versión no tiene implementado el cambio de los FPS y ademas tiene un bug que es el que cambia los FPS que ya estan seteados cuando abris la camara.
La version 2.4.9 (la ultima) tiene implementado cambiar los FPS y tiene comentada la linea que hacia que se pongan en 30 los FPS.
El archivo donde pasan estas cosas es modules/highgui/src/cap_libv4l.cpp
Saludos