結論から言うと、不正になりますし、発覚する可能性はあります。
同一のガソリン代を2社に請求する行為は、会社が別でも二重請求にあたり、就業規則違反や不正受給として懲戒や返還請求の対象になります。
バレないかどうかではなく、経理監査や税務調査、レシート内容の照合、社内通報などで発覚するケースは現実にあります。
特に日付・金額・走行距離の整合性は後から確認されやすいです。
正しい対応は、実際に業務で使用した分を合理的に按分し、それぞれに説明できる形で請求することです。
判断に迷う場合は、事前に会社へ相談するのが最も安全です。