當水溫傳感器出現故障時，往往冷車起動時顯示的還是熱車時的溫度信號，ECU得不到提供過濃混合氣的信號，只能供給發動機較稀薄的混合氣（熱車時的信號），所以發動機冷車不易起動。這種情況需要檢查水溫傳感器插頭接觸是否正常或更換水溫傳感器。耗油急劇增加怠速不穩，類似缺缸、斷火故障；加速困難，踩加速踏板加速，轉速上不去，消聲器冒黑煙且發出“突突”聲。
比如：讀取該車靜態發動機（所指的是冷車時）數據發現，發動機ECU輸出的冷卻液溫度為105℃，而此時（設定是冬天的溫度）發動機的實際溫度只有1℃，很明顯，發動機ECU所收到的水溫信號是錯誤的，說明水溫傳感器出現了問題。
需要說明的是，傳感器是一種汽車電路上的電子原器件，如果這個器件壞了，修復的餘地不大，只有換了。如果你想測試一下，簡單的方法是將水溫傳感器放到加熱杯裡加熱（注意別淹沒插頭部分），用萬用表的“電阻檔位“去測量，當溫度升高時，電阻應該變小就對了，如果沒有變化，則證明這個東西壞了。如果用用故障診斷儀檢測這個部件，則需要再冷車時檢測。
水溫傳感器的作用是把冷卻水溫度轉換為電信號，輸入ECU後有：1。修正噴油量；當低溫時增加噴油量。2。修正點火提前角；低溫時增大點火提前角，高溫時，為防止爆燃，推遲。3.影響怠速控制閥；低溫時ECU根據水溫傳感信號控制怠速控制閥動作，提高速轉。4.影響EGR閥；
故障實例:
大宇王子水溫傳感器失效引起的發動機故障
故障現象：一輛大宇王子轎車，起動困難，將加速踏板踩到底，多次接通起動機方可起動發動機；怠速不穩，類似缺缸、斷火故障；加速困難，踩加速踏板加速，轉速上不去，消聲器冒黑煙且發出“突突”聲；故障指示燈亮。
檢修過程：估計是因混合氣過濃或缺缸、斷火而產生的故障。首先進行常規檢查：起動發動機，用“試火”法檢查各缸工作情況，結果是4個氣缸都工作。發動機熄火後拆下火花塞，發現電極上有大量積炭，而且電極間隙也較大。通過常規檢查，證實了故障是因混合氣過濃和斷火所致。然後用連接線短接診斷端子的兩個插孔，打開點火開關觀察儀表板上故障指示燈的閃爍次數，得到故障代碼為14。經查詢該代碼含義為水溫傳感器輸出電壓過低。脫開水溫傳感器插接器，用萬用表電阻檔測量其電阻值為∞，證明水溫傳感器已經失效。
起動時，由於電子控制模塊（ECM）得到的水溫信號是一個冷車信號，所以加大噴油量以利起動。結果由於空燃比失調，火花塞被燃油浸溼，發動機難以起動；起動後在火花塞上又形成大量積炭，引起了斷火故障，進而影響發動機的怠速運轉和加速性能。
換上4個新火花塞和一個水溫傳感器後，發動機起動順利，怠速和加速性能良好。
