А с чего взяли, что датчик начал врать? Подключали диагностический прибор, его показания смотрели? И насчёт холодного нижнего патрубка - т.е. Верхний патрубок радиатора горячий, нижний холодный, так?
И попробуйте дать поработать автомобилю на холостых оборотах на небольшом уклоне (передняя часть вверху), при этом сообщая расширительный бачок с атмосферой (т.е. крышка открыта). Возможно, действительно где-то воздушная пробка.
Mazda 3