Se tens o multimetro lá ligado a medir 0.8V e quando ligas o pino do arduino (já configurado como entrada e sem pull-up) a tensão medida no multimetro desce, isso de facto não é suposto acontecer.

Se depois de ligar o arduino estás a medir a tensão com o próprio arduino e ela varia mais e é mais baixa, isso muito provavelmente é normal, por 2 motivos:

1) A tensão que o arduino mede tem um erro bem maior que o do multimetro.

2) Se a tensão variar muito depressa, o arduino "vê" essa variação, mas o multimetro não, o multimetro dá-te uma espécie de média.

Podem haver outros problemas como ground loops ou interferências (que num carro são muitas, é um ambiente eléctrico mto agressivo) na alimentação do arduino etc.

Vai fazendo médias dos valores medidos pelo arduino e usa esse resultado.